OSDN Git Service

2006-08-23 Jerry DeLisle <jvdelisle@gcc.gnu.org>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / 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 Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
2770 @table @code
2771 @item a
2772 Register r0.
2773
2774 @item b
2775 Register r1.
2776
2777 @item c
2778 Register r2.
2779
2780 @item d
2781 Register r8.
2782
2783 @item e
2784 Registers r0 through r7.
2785
2786 @item t
2787 Registers r0 and r1.
2788
2789 @item y
2790 The carry register.
2791
2792 @item z
2793 Registers r8 and r9.
2794
2795 @item I
2796 A constant between 0 and 3 inclusive.
2797
2798 @item J
2799 A constant that has exactly one bit set.
2800
2801 @item K
2802 A constant that has exactly one bit clear.
2803
2804 @item L
2805 A constant between 0 and 255 inclusive.
2806
2807 @item M
2808 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
2809
2810 @item N
2811 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
2812
2813 @item O
2814 A constant between 1 and 4 inclusive.
2815
2816 @item P
2817 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
2818
2819 @item Q
2820 A memory reference that is a stack push.
2821
2822 @item R
2823 A memory reference that is a stack pop.
2824
2825 @item S
2826 A memory reference that refers to a constant address of known value.
2827
2828 @item T
2829 The register indicated by Rx (not implemented yet).
2830
2831 @item U
2832 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
2833
2834 @item Z
2835 The constant 0.
2836
2837 @end table
2838
2839 @item Xtensa---@file{config/xtensa/xtensa.h}
2840 @table @code
2841 @item a
2842 General-purpose 32-bit register
2843
2844 @item b
2845 One-bit boolean register
2846
2847 @item A
2848 MAC16 40-bit accumulator register
2849
2850 @item I
2851 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
2852
2853 @item J
2854 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
2855
2856 @item K
2857 Integer constant valid for BccI instructions
2858
2859 @item L
2860 Unsigned constant valid for BccUI instructions
2861
2862 @end table
2863
2864 @end table
2865
2866 @ifset INTERNALS
2867 @node Define Constraints
2868 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
2869 @cindex defining constraints
2870 @cindex constraints, defining
2871
2872 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
2873 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
2874 which allow subsets of all possible memory or address operands should
2875 be specially marked, to give @code{reload} more information.
2876
2877 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
2878 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
2879 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
2880 must begin with a letter or underscore. 
2881
2882 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
2883 constraint can have a name that begins with any other constraint's
2884 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
2885 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
2886 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
2887 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
2888
2889 Register constraints correspond directly to register classes.
2890 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
2891 definitions.
2892
2893 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
2894 All three arguments are string constants.
2895 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
2896 @code{match_operand} expressions.  @var{regclass} can be either the
2897 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
2898 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
2899 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
2900 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
2901 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
2902 is not available on a given subarchitecture.
2903
2904 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
2905 constraint.  Docstrings are explained further below.
2906 @end deffn
2907
2908 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
2909 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
2910 constraint matches.
2911
2912 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
2913 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
2914 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
2915 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
2916 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
2917 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
2918 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
2919 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
2920 might match, just like predicate expressions.
2921
2922 @code{match_test} C expressions have access to the
2923 following variables:
2924
2925 @table @var
2926 @item op
2927 The RTL object defining the operand.
2928 @item mode
2929 The machine mode of @var{op}.
2930 @item ival
2931 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
2932 @item hval
2933 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
2934 @code{const_double}.
2935 @item lval
2936 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
2937 @code{const_double}.
2938 @item rval
2939 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
2940 @code{const_double}.
2941 @end table
2942
2943 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
2944 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
2945 object.
2946 @end deffn
2947
2948 Most non-register constraints should be defined with
2949 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
2950 are only appropriate for constraints that should be handled specially
2951 by @code{reload} if they fail to match.
2952
2953 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
2954 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
2955 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
2956 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
2957 base register (from the register class specified by
2958 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
2959
2960 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
2961 memory references, but only those that do not make use of an index
2962 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
2963 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
2964 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
2965 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
2966 memory address into a base register if required.  This is analogous to
2967 the way a @samp{o} constraint can handle any memory operand.
2968
2969 The syntax and semantics are otherwise identical to
2970 @code{define_constraint}.
2971 @end deffn
2972
2973 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
2974 Use this expression for constraints that match a subset of all address
2975 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
2976 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
2977 with @var{X} a base register.
2978
2979 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
2980 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
2981 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
2982 the generic @samp{p} constraint.
2983
2984 The syntax and semantics are otherwise identical to
2985 @code{define_constraint}.
2986 @end deffn
2987
2988 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
2989 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
2990 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
2991 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
2992 the future.  For the time being, constraints with these names must be
2993 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
2994 it correctly:
2995
2996 @smallexample
2997 @group
2998 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
2999   "@var{doc}@dots{}"
3000   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
3001        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
3002 @end group
3003 @end smallexample
3004 @c the semicolons line up in the formatted manual
3005
3006 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
3007 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
3008
3009 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
3010 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
3011 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
3012 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
3013 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
3014 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
3015 causes a reload failure.
3016
3017 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
3018 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
3019 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
3020 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
3021
3022 @node C Constraint Interface
3023 @subsection Testing constraints from C
3024 @cindex testing constraints
3025 @cindex constraints, testing
3026
3027 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
3028 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
3029 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
3030 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
3031 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
3032 may change in the future.
3033
3034 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
3035 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
3036 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
3037 the old constraint interface that machine-independent components of
3038 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
3039 future.
3040
3041 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
3042 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
3043 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
3044 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
3045 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
3046
3047 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
3048 @example
3049 @multitable {Original} {Mangled}
3050 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
3051 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
3052 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
3053 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
3054 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
3055 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
3056 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
3057 @end multitable
3058 @end example
3059
3060 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
3061 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
3062 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
3063 a larger identifier).
3064
3065 @deftp Enum constraint_num
3066 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
3067 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
3068 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
3069 argument expect one of these constants.
3070
3071 Machine-independent constraints do not have associated constants.
3072 This may change in the future.
3073 @end deftp
3074
3075 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
3076 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
3077 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
3078 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
3079 before @file{tm_p.h}.
3080 @end deftypefun
3081
3082 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
3083 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
3084 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
3085 specifies a register constraint, this function will always return
3086 @code{false}.
3087 @end deftypefun
3088
3089 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
3090 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
3091 a register constraint, or those registers are not available for the
3092 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
3093 @end deftypefun
3094
3095 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
3096 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
3097 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
3098 they must be tested in the C condition.  In the example, the
3099 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
3100 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
3101 definition from the i386 machine description.)
3102
3103 @smallexample
3104 (define_peephole2
3105   [(match_scratch:SI 3 "r")
3106    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3107         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
3108                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
3109
3110   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
3111
3112   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
3113    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
3114
3115   "")
3116 @end smallexample
3117
3118 @node Standard Names
3119 @section Standard Pattern Names For Generation
3120 @cindex standard pattern names
3121 @cindex pattern names
3122 @cindex names, pattern
3123
3124 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
3125 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
3126 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
3127 pattern to accomplish a certain task.
3128
3129 @table @asis
3130 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
3131 @item @samp{mov@var{m}}
3132 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
3133 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
3134 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
3135
3136 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
3137 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
3138 to store the specified value in the part of the register that corresponds
3139 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
3140 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
3141 outside the target word are left unchanged.
3142
3143 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
3144 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
3145 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
3146 If there are patterns accepting operands in larger modes,
3147 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
3148
3149 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
3150 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
3151 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
3152 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
3153 into a register.
3154
3155 @findex force_reg
3156 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
3157 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
3158 registers other than the operands.  For example, if you support the
3159 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
3160 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
3161 function which might generate new pseudo registers.
3162
3163 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
3164 fetching those modes from memory normally requires several insns and
3165 some temporary registers.
3166
3167 @findex change_address
3168 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
3169 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
3170 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
3171 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
3172 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
3173 an address into a valid address and no routine (such as
3174 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
3175 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
3176
3177 @findex reload_in_progress
3178 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
3179 declared if required) can be used to determine whether such special
3180 handling is required.
3181
3182 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
3183 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
3184 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
3185 machines explicit memory references will get optional reloads.
3186
3187 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
3188 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
3189
3190 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
3191 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
3192
3193 @findex no_new_pseudos
3194 The global variable @code{no_new_pseudos} can be used to determine if it
3195 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
3196 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
3197
3198 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
3199 register to any other hard register provided that
3200 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
3201 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
3202
3203 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
3204 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
3205 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
3206 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
3207 point members.
3208
3209 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
3210 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
3211 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
3212 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
3213 floating point registers, then the constraints of the fixed point
3214 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
3215 reload into a floating point register.
3216
3217 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
3218 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
3219 @item @samp{reload_in@var{m}}
3220 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
3221 These named patterns have been obsoleted by the target hook
3222 @code{secondary_reload}.
3223
3224 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
3225 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
3226 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
3227 macro in @pxref{Register Classes}.
3228
3229 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
3230 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
3231 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
3232 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
3233 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
3234 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
3235 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
3236 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
3237 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
3238 for these patterns.
3239
3240 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
3241 @item @samp{movstrict@var{m}}
3242 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
3243 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
3244 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
3245 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
3246
3247 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
3248 @item @samp{movmisalign@var{m}}
3249 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
3250 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
3251 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
3252 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
3253 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
3254
3255 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
3256 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
3257
3258 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
3259 @item @samp{load_multiple}
3260 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
3261 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
3262 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
3263 number of consecutive registers.
3264
3265 Define this only if the target machine really has such an instruction;
3266 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
3267 registers from memory is to do them one at a time.
3268
3269 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
3270 registers can be stored into memory, such as particular starting or
3271 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
3272 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3273 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
3274
3275 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
3276 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
3277 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
3278 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
3279 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
3280
3281 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
3282 @item @samp{store_multiple}
3283 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
3284 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
3285 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
3286 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
3287
3288 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
3289 @item @samp{vec_set@var{m}}
3290 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
3291 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
3292
3293 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
3294 @item @samp{vec_extract@var{m}}
3295 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
3296 specify field index and operand 0 place to store value into.
3297
3298 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
3299 @item @samp{vec_init@var{m}}
3300 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
3301 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
3302
3303 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
3304 @item @samp{push@var{m}1}
3305 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
3306 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
3307 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
3308 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
3309 method is deprecated.
3310
3311 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
3312 @item @samp{add@var{m}3}
3313 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
3314 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
3315 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
3316
3317 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
3318 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
3319 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
3320 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
3321 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
3322 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
3323 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
3324 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
3325 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
3326 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
3327 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
3328 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
3329 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}
3330 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
3331 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
3332 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
3333 Similar, for other arithmetic operations.
3334
3335 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
3336 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
3337 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
3338 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
3339 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
3340 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
3341
3342 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
3343 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
3344 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
3345 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3346 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3347 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3348 modes.
3349
3350 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
3351 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
3352 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
3353 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3354 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3355 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3356 modes.
3357
3358 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
3359 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
3360 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
3361 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3362 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3363
3364 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
3365 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
3366 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
3367 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3368 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3369
3370 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
3371 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
3372 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
3373 @item @samp{udot_prod@var{m}}
3374 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements. 
3375 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a 
3376 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or 
3377 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
3378 is of the same mode as operand 3. 
3379
3380 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
3381 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
3382 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
3383 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
3384 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of 
3385 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
3386 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
3387 of a wider mode.)
3388
3389 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
3390 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
3391 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
3392 Whole vector left/right shift in bits.
3393 Operand 1 is a vector to be shifted.
3394 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
3395 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
3396 The output and input vectors should have the same modes.
3397
3398 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
3399 @item @samp{mulhisi3}
3400 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
3401 a @code{SImode} product in operand 0.
3402
3403 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
3404 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
3405 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
3406 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
3407
3408 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
3409 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
3410 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
3411 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
3412 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
3413 multiplication.
3414
3415 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
3416 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
3417 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
3418 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
3419 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
3420 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
3421 multiplication.
3422
3423 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3424 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
3425 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
3426 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
3427 The least significant half of the product is discarded.
3428
3429 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3430 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
3431 Similar, but the multiplication is unsigned.
3432
3433 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
3434 @item @samp{divmod@var{m}4}
3435 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
3436 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
3437 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
3438
3439 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
3440 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
3441 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
3442 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
3443 and remainder are computed.
3444
3445 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
3446 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
3447 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
3448 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
3449 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
3450
3451 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
3452 @item @samp{udivmod@var{m}4}
3453 Similar, but does unsigned division.
3454
3455 @anchor{shift patterns}
3456 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
3457 @item @samp{ashl@var{m}3}
3458 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
3459 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
3460 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
3461 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
3462 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
3463 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3464 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3465
3466 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
3467 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
3468 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
3469 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
3470 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
3471 Other shift and rotate instructions, analogous to the
3472 @code{ashl@var{m}3} instructions.
3473
3474 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
3475 @item @samp{neg@var{m}2}
3476 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
3477
3478 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
3479 @item @samp{abs@var{m}2}
3480 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
3481
3482 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
3483 @item @samp{sqrt@var{m}2}
3484 Store the square root of operand 1 into operand 0.
3485
3486 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
3487 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
3488 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3489 type @code{float}.
3490
3491 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
3492 @item @samp{cos@var{m}2}
3493 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
3494
3495 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
3496 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
3497 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3498 type @code{float}.
3499
3500 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
3501 @item @samp{sin@var{m}2}
3502 Store the sine of operand 1 into operand 0.
3503
3504 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
3505 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
3506 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3507 type @code{float}.
3508
3509 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
3510 @item @samp{exp@var{m}2}
3511 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
3512
3513 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
3514 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
3515 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3516 type @code{float}.
3517
3518 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
3519 @item @samp{log@var{m}2}
3520 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
3521
3522 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
3523 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
3524 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3525 type @code{float}.
3526
3527 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
3528 @item @samp{pow@var{m}3}
3529 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
3530 into operand 0.
3531
3532 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
3533 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
3534 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3535 type @code{float}.
3536
3537 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
3538 @item @samp{atan2@var{m}3}
3539 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
3540 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
3541 determine the quadrant of the result.
3542
3543 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
3544 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
3545 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3546 type @code{float}.
3547
3548 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
3549 @item @samp{floor@var{m}2}
3550 Store the largest integral value not greater than argument.
3551
3552 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
3553 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
3554 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3555 type @code{float}.
3556
3557 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
3558 @item @samp{btrunc@var{m}2}
3559 Store the argument rounded to integer towards zero.
3560
3561 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
3562 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
3563 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3564 type @code{float}.
3565
3566 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
3567 @item @samp{round@var{m}2}
3568 Store the argument rounded to integer away from zero.
3569
3570 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
3571 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
3572 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3573 type @code{float}.
3574
3575 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
3576 @item @samp{ceil@var{m}2}
3577 Store the argument rounded to integer away from zero.
3578
3579 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
3580 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
3581 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3582 type @code{float}.
3583
3584 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
3585 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
3586 Store the argument rounded according to the default rounding mode
3587
3588 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
3589 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
3590 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3591 type @code{float}.
3592
3593 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
3594 @item @samp{rint@var{m}2}
3595 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
3596 raise the inexact exception when the result differs in value from
3597 the argument
3598
3599 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
3600 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
3601 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3602 type @code{float}.
3603
3604 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
3605 @item @samp{copysign@var{m}3}
3606 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
3607 2 into operand 0.
3608
3609 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
3610 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
3611 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3612 type @code{float}.
3613
3614 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
3615 @item @samp{ffs@var{m}2}
3616 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
3617 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
3618 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
3619 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
3620 generating the instruction.
3621
3622 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
3623 corresponds to the C data type @code{int}.
3624
3625 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
3626 @item @samp{clz@var{m}2}
3627 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
3628 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
3629 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
3630 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
3631 operand to that mode before generating the instruction.
3632
3633 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
3634 @item @samp{ctz@var{m}2}
3635 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
3636 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
3637 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
3638 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
3639 operand to that mode before generating the instruction.
3640
3641 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
3642 @item @samp{popcount@var{m}2}
3643 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
3644 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
3645 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
3646 generating the instruction.
3647
3648 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
3649 @item @samp{parity@var{m}2}
3650 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
3651 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
3652 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
3653 the operand to that mode before generating the instruction.
3654
3655 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
3656 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
3657 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
3658
3659 @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
3660 @item @samp{cmp@var{m}}
3661 Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
3662 The RTL pattern should look like this:
3663
3664 @smallexample
3665 (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
3666                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
3667 @end smallexample
3668
3669 @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
3670 @item @samp{tst@var{m}}
3671 Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
3672 The RTL pattern should look like this:
3673
3674 @smallexample
3675 (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
3676 @end smallexample
3677
3678 @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
3679 not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
3680 would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
3681 The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
3682
3683 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
3684 @item @samp{movmem@var{m}}
3685 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
3686 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
3687 address in mode @code{Pmode}.
3688
3689 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
3690 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
3691 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
3692 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
3693 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
3694 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
3695 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
3696
3697 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
3698 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
3699 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
3700 it may provide the value 4 for this operand.
3701
3702 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
3703 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
3704 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
3705 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
3706 individually moved data units in the block.
3707
3708 These patterns need not give special consideration to the possibility
3709 that the source and destination strings might overlap.
3710
3711 @cindex @code{movstr} instruction pattern
3712 @item @samp{movstr}
3713 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
3714 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
3715 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
3716 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
3717 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
3718 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
3719
3720 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
3721 @item @samp{setmem@var{m}}
3722 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
3723 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
3724 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
3725 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
3726 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
3727 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
3728
3729 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
3730 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
3731 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
3732 operand.
3733
3734 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
3735
3736 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
3737 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
3738 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
3739 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
3740 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
3741 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
3742 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
3743 at a time since either string may end in the first byte and reading past
3744 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
3745 effect of the instruction is to store a value in operand 0 whose sign
3746 indicates the result of the comparison.
3747
3748 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
3749 @item @samp{cmpstr@var{m}}
3750 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
3751 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
3752 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
3753 @code{Pmode}.
3754
3755 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
3756 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
3757 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
3758 it may provide the value 4 for this operand.
3759
3760 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
3761 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
3762 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
3763 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
3764 cause a fault.  The effect of the instruction is to store a value in operand 0
3765 whose sign indicates the result of the comparison.
3766
3767 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
3768 @item @samp{cmpmem@var{m}}
3769 Block compare instruction, with five operands like the operands
3770 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
3771 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
3772 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
3773 any bytes in the two memory blocks.  The effect of the instruction is
3774 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
3775 comparison.
3776
3777 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
3778 @item @samp{strlen@var{m}}
3779 Compute the length of a string, with three operands.
3780 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
3781 a @code{mem} referring to the first character of the string,
3782 operand 2 is the character to search for (normally zero),
3783 and operand 3 is a constant describing the known alignment
3784 of the beginning of the string.
3785
3786 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
3787 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
3788 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
3789 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
3790 @var{n}).
3791
3792 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
3793 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
3794 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
3795 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
3796 @var{n}).
3797
3798 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
3799 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
3800 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
3801 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
3802 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
3803 the value of operand 1 is an integer.
3804
3805 If the machine description defines this pattern, it also needs to
3806 define the @code{ftrunc} pattern.
3807
3808 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
3809 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
3810 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
3811 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
3812 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
3813 value of operand 1 is an integer.
3814
3815 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
3816 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
3817 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
3818 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
3819 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
3820
3821 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
3822 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
3823 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
3824 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
3825
3826 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
3827 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
3828 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
3829 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
3830
3831 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
3832 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
3833 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
3834 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
3835 point or both floating point.
3836
3837 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
3838 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
3839 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
3840 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
3841 point or both floating point.
3842
3843 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
3844 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
3845 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
3846 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
3847 point.
3848
3849 @cindex @code{extv} instruction pattern
3850 @item @samp{extv}
3851 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
3852 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
3853 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
3854 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
3855 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
3856 be valid for @code{word_mode}.
3857
3858 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
3859 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
3860
3861 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
3862 before it is stored in operand 0.
3863
3864 @cindex @code{extzv} instruction pattern
3865 @item @samp{extzv}
3866 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
3867
3868 @cindex @code{insv} instruction pattern
3869 @item @samp{insv}
3870 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
3871 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
3872 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
3873 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
3874 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
3875
3876 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
3877 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
3878
3879 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
3880 @item @samp{mov@var{mode}cc}
3881 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
3882 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
3883 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
3884
3885 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
3886 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
3887 conditionally move an integer value based on the floating point condition
3888 codes and vice versa.
3889
3890 If the machine does not have conditional move instructions, do not
3891 define these patterns.
3892
3893 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
3894 @item @samp{add@var{mode}cc}
3895 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
3896 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
3897 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
3898 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
3899
3900 @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
3901 @item @samp{s@var{cond}}
3902 Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
3903 Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
3904 @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
3905 as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
3906
3907 You specify the mode that the operand must have when you write the
3908 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
3909 which mode you have used and supplies an operand of that mode.
3910
3911 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
3912 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
3913 you should omit it from the machine description.  You describe to the
3914 compiler exactly which value is stored by defining the macro
3915 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
3916 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
3917 should omit those operations from the machine description.
3918
3919 These operations may fail, but should do so only in relatively
3920 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
3921 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
3922
3923 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
3924 that copies the constant one to the target and branches around an
3925 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
3926 the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
3927 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
3928 @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
3929 the machine description.
3930
3931 @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
3932 @item @samp{b@var{cond}}
3933 Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
3934 refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
3935 condition @var{cond}.
3936
3937 Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
3938 instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
3939 case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
3940 simply store the operands away and generate all the required insns in a
3941 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
3942 branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
3943 immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
3944 pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
3945
3946 Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
3947 where the mode used for the comparison depends on the condition being
3948 tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}.
3949
3950 The above discussion also applies to the @samp{mov@var{mode}cc} and
3951 @samp{s@var{cond}} patterns.
3952
3953 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
3954 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
3955 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
3956 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
3957 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
3958 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
3959
3960 @cindex @code{jump} instruction pattern
3961 @item @samp{jump}
3962 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
3963 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
3964 on all machines.
3965
3966 @cindex @code{call} instruction pattern
3967 @item @samp{call}
3968 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
3969 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
3970 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
3971 operands.
3972
3973 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
3974 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
3975 to put this information into the assembler code; they can put it in
3976 the RTL instead of operand 1.
3977
3978 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
3979 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
3980 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
3981 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
3982 instruction, the pattern for this operation should be a
3983 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
3984 address into a register and uses that register in the call instruction.
3985
3986 @cindex @code{call_value} instruction pattern
3987 @item @samp{call_value}
3988 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
3989 register in which the value is returned.  There are three more
3990 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
3991 instruction (but with numbers increased by one).
3992
3993 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
3994 insn.
3995
3996 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
3997 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
3998 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
3999 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
4000 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
4001 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
4002 adjustment made to the frame pointer.
4003
4004 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
4005 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
4006 can be eliminated, if desired.
4007
4008 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
4009 @item @samp{untyped_call}
4010 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
4011 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
4012 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
4013 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4014 the saving of a function return value into the result block.
4015
4016 This instruction pattern should be defined to support
4017 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
4018 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
4019 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
4020 multiple registers that can hold a return value
4021 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
4022
4023 @cindex @code{return} instruction pattern
4024 @item @samp{return}
4025 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
4026 defined only if a single instruction can do all the work of returning
4027 from a function.
4028
4029 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
4030 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
4031 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
4032 some class of functions only requires one instruction to implement a
4033 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
4034 to save any registers or allocate stack space.
4035
4036 @findex reload_completed
4037 @findex leaf_function_p
4038 For such machines, the condition specified in this pattern should only
4039 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
4040 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
4041 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
4042 a register window push is required.
4043
4044 Machines that have conditional return instructions should define patterns
4045 such as
4046
4047 @smallexample
4048 (define_insn ""
4049   [(set (pc)
4050         (if_then_else (match_operator
4051                          0 "comparison_operator"
4052                          [(cc0) (const_int 0)])
4053                       (return)
4054                       (pc)))]
4055   "@var{condition}"
4056   "@dots{}")
4057 @end smallexample
4058
4059 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
4060 named @samp{return} pattern.
4061
4062 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
4063 @item @samp{untyped_return}
4064 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
4065 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
4066 instructions are needed to return a value of any type.
4067
4068 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
4069 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
4070 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4071 the restoring of a function return value from the result block.
4072
4073 @cindex @code{nop} instruction pattern
4074 @item @samp{nop}
4075 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
4076 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
4077 RTL pattern.
4078
4079 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
4080 @item @samp{indirect_jump}
4081 An instruction to jump to an address which is operand zero.
4082 This pattern name is mandatory on all machines.
4083
4084 @cindex @code{casesi} instruction pattern
4085 @item @samp{casesi}
4086 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
4087 This instruction takes five operands:
4088
4089 @enumerate
4090 @item
4091 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
4092
4093 @item
4094 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
4095
4096 @item
4097 The total range of indices in the table---the largest index
4098 minus the smallest one (both inclusive).
4099
4100 @item
4101 A label that precedes the table itself.
4102
4103 @item
4104 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
4105 @end enumerate
4106
4107 The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
4108 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
4109 difference between the upper bound and the lower bound.
4110
4111 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
4112 @item @samp{tablejump}
4113 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
4114 capability which can be used to implement a dispatch table when there
4115 is no @samp{casesi} pattern.
4116
4117 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
4118 which should immediately precede the jump table.  If the macro
4119 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
4120 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
4121 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
4122 mode @code{Pmode}.
4123
4124 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
4125 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
4126 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
4127 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
4128
4129
4130 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
4131 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
4132 Conditional branch instruction that decrements a register and
4133 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
4134 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
4135 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
4136
4137 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
4138 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
4139 reduction is enabled.
4140
4141 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
4142 @item @samp{doloop_end}
4143 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
4144 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
4145 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
4146 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
4147 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
4148 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
4149 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
4150 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
4151 @xref{Looping Patterns}.
4152
4153 This optional instruction pattern should be defined for machines with
4154 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
4155 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
4156 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4157 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
4158 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
4159 too large for this instruction, make it fail.
4160
4161 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
4162 @item @samp{doloop_begin}
4163 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
4164 need to perform some initialization, such as loading special registers
4165 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
4166 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
4167 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
4168
4169
4170 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
4171 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
4172 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
4173 into operand 0.
4174
4175 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
4176 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
4177 and also has mode @code{Pmode}.
4178
4179 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
4180 the address of the function which would be called if the function
4181 pointer were used in an indirect call.
4182
4183 Only define this pattern if function pointers on the target machine
4184 can have different values but still call the same function when
4185 used in an indirect call.
4186
4187 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
4188 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
4189 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
4190 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
4191 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
4192 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
4193 @item @samp{save_stack_block}
4194 @itemx @samp{save_stack_function}
4195 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
4196 @itemx @samp{restore_stack_block}
4197 @itemx @samp{restore_stack_function}
4198 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
4199 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
4200 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
4201 such machines.
4202
4203 Some machines require special handling for stack pointer saves and
4204 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
4205 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
4206 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
4207 saves and restores are:
4208
4209 @enumerate
4210 @item
4211 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
4212 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
4213 restores the stack pointer when the block is exited.
4214
4215 @item
4216 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
4217 similar job for the outermost block of a function and are used when the
4218 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
4219 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
4220 restore sequence on some machines.
4221
4222 @item
4223 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
4224 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
4225 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
4226 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
4227 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
4228 and restoring additional data such as register window information or
4229 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
4230 such required data.
4231 @end enumerate
4232
4233 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
4234 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
4235 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
4236 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
4237 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
4238 for a particular type of save (either because no save is needed or
4239 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
4240 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
4241 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
4242 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
4243
4244 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
4245 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
4246 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
4247
4248 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
4249 @item @samp{allocate_stack}
4250 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
4251 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
4252
4253 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
4254 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
4255 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
4256 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
4257 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
4258 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
4259 stack is free.
4260
4261 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
4262 Some machines require other operations such as stack probes or
4263 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
4264 operations in addition to updating the stack pointer.
4265
4266 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
4267 @item @samp{check_stack}
4268 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
4269 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
4270 to perform the needed check and signaling an error if the stack
4271 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
4272 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
4273 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
4274 limit from a global or thread-specific variable or register.
4275
4276 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
4277 @item @samp{nonlocal_goto}
4278 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
4279 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
4280 each representing a value to be used in the jump.  The first
4281 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
4282 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
4283 the third is the address of a location where the stack is saved,
4284 and the last is the address of the label, to be placed in the
4285 location for the incoming static chain.
4286
4287 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
4288 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
4289 and static chain, restore the stack (using the
4290 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
4291 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
4292 not work on your machine.
4293
4294 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
4295 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
4296 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
4297 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
4298 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
4299 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
4300 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
4301 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
4302 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
4303 There are no arguments.
4304
4305 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
4306 @item @samp{exception_receiver}
4307 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4308 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4309 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4310 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4311 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
4312 an exception.  There are no arguments.
4313
4314 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
4315 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
4316 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
4317 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
4318 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
4319 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
4320 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
4321 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
4322 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
4323 the first three are normally used by the generic mechanism.
4324
4325 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
4326 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
4327 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4328 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4329 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4330 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4331 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
4332 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
4333 at a small offset from that label.
4334
4335 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
4336 @item @samp{builtin_longjmp}
4337 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
4338 You will not normally need to define this pattern unless you also define
4339 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
4340 @code{jmp_buf}.
4341
4342 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
4343 @item @samp{eh_return}
4344 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
4345 and thence the call frame exception handling library routines, are
4346 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
4347 the abnormal return path.
4348
4349 The address of the exception handler to which the function should return
4350 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
4351 the pattern to some special register or memory location.
4352 If the pattern needs to determine the location of the target call
4353 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
4354 if defined; it will have already been assigned.
4355
4356 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
4357 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
4358 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
4359 handling is to be used.
4360
4361 @cindex @code{prologue} instruction pattern
4362 @anchor{prologue instruction pattern}
4363 @item @samp{prologue}
4364 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
4365 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
4366 pointer register, saving callee saved registers, etc.
4367
4368 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
4369 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
4370
4371 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
4372 instruction scheduling.
4373
4374 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
4375 @anchor{epilogue instruction pattern}
4376 @item @samp{epilogue}
4377 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
4378 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
4379 registers and emitting the return instruction.
4380
4381 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
4382 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
4383
4384 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
4385 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
4386
4387 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
4388 @item @samp{sibcall_epilogue}
4389 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
4390 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
4391 sibling call (aka tail call) sites.
4392
4393 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
4394 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
4395 function.
4396
4397 @cindex @code{trap} instruction pattern
4398 @item @samp{trap}
4399 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
4400 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
4401 front end to signal `invalid array index' exceptions.
4402
4403 @cindex @code{conditional_trap} instruction pattern
4404 @item @samp{conditional_trap}
4405 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
4406 performs a comparison.  Operand 1 is the trap code, an integer.
4407
4408 A typical @code{conditional_trap} pattern looks like
4409
4410 @smallexample
4411 (define_insn "conditional_trap"
4412   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
4413              [(cc0) (const_int 0)])
4414             (match_operand 1 "const_int_operand" "i"))]
4415   ""
4416   "@dots{}")
4417 @end smallexample
4418
4419 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
4420 @item @samp{prefetch}
4421
4422 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
4423 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
4424 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
4425 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
4426 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
4427 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
4428 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
4429 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
4430 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
4431
4432 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
4433 the values of operands 1 and 2.
4434
4435 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
4436 @item @samp{memory_barrier}
4437
4438 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
4439 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
4440 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
4441 This pattern has no operands.
4442
4443 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
4444 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
4445
4446 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
4447 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
4448 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
4449 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
4450 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
4451 of the operation; it should contain the contents of the memory
4452 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
4453 a copy of operand 2.
4454
4455 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
4456
4457 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4458 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4459 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4460 after the atomic operation.
4461
4462 @cindex @code{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}} instruction pattern
4463 @item @samp{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}}
4464
4465 This pattern is just like @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}, except
4466 it should act as if compare part of the compare-and-swap were issued via
4467 @code{cmp@var{m}}.  This comparison will only be used with @code{EQ} and
4468 @code{NE} branches and @code{setcc} operations.
4469
4470 Some targets do expose the success or failure of the compare-and-swap
4471 operation via the status flags.  Ideally we wouldn't need a separate
4472 named pattern in order to take advantage of this, but the combine pass
4473 does not handle patterns with multiple sets, which is required by
4474 definition for @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}.
4475
4476 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
4477 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
4478 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
4479 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
4480 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
4481 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
4482 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
4483 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
4484 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
4485
4486 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
4487 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
4488 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
4489
4490 The ``nand'' operation is @code{~op0 & op1}.
4491
4492 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4493 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4494 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4495 after the atomic operation.
4496
4497 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
4498 from a compare-and-swap operation, if defined.
4499
4500 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
4501 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
4502 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
4503 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
4504 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
4505 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
4506 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
4507 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
4508 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
4509
4510 These patterns are emit code for an atomic operation on memory,
4511 and return the value that the memory contained before the operation.
4512 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
4513 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
4514 to the binary operator.
4515
4516 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4517 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4518 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4519 after the atomic operation.
4520
4521 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
4522 from a compare-and-swap operation, if defined.
4523
4524 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
4525 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
4526 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
4527 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
4528 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
4529 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
4530 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
4531 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
4532 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
4533
4534 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
4535 except that they return the value that exists in the memory location
4536 after the operation, rather than before the operation.
4537
4538 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
4539 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
4540
4541 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
4542 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
4543 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
4544 is the value to set in the lock.
4545
4546 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
4547 which the previous value in memory operand is copied into the result
4548 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
4549
4550 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
4551 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
4552 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
4553 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
4554 The true contents of the memory operand are implementation defined.
4555
4556 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
4557 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
4558 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
4559
4560 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
4561 a compare-and-swap operation, if defined.
4562
4563 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
4564 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
4565
4566 This pattern, if defined, releases a lock set by
4567 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
4568 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
4569
4570 If the target doesn't implement full semantics for
4571 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
4572 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
4573 of the memory operand are implementation defined.
4574
4575 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
4576 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
4577 released only after all previous memory operations have completed.
4578
4579 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
4580 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
4581
4582 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
4583 @item @samp{stack_protect_set}
4584
4585 This pattern, if defined, moves a @code{Pmode} value from the memory
4586 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
4587 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
4588 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
4589 having clobbered it.
4590
4591 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
4592
4593 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
4594 @item @samp{stack_protect_test}
4595
4596 This pattern, if defined, compares a @code{Pmode} value from the
4597 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
4598 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
4599 weren't equal.
4600
4601 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
4602 conditional branch pattern is used.
4603
4604 @end table
4605
4606 @end ifset
4607 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
4608 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
4609 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
4610 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
4611 @ifset INTERNALS
4612 @node Pattern Ordering
4613 @section When the Order of Patterns Matters
4614 @cindex Pattern Ordering
4615 @cindex Ordering of Patterns
4616
4617 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
4618 pattern that appears first in the machine description is the one used.
4619 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
4620 and faster instructions (those that will produce better code when they
4621 do match) should usually go first in the description.
4622
4623 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
4624 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
4625 instruction for converting a fullword to floating point and another
4626 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
4627 an integer to floating point could match either one.  We put the
4628 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
4629 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
4630 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
4631 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
4632 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
4633 constant value.
4634
4635 @end ifset
4636 @ifset INTERNALS
4637 @node Dependent Patterns
4638 @section Interdependence of Patterns
4639 @cindex Dependent Patterns
4640 @cindex Interdependence of Patterns
4641
4642 Every machine description must have a named pattern for each of the
4643 conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
4644 must always have the form
4645
4646 @smallexample
4647 (set (pc)
4648      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
4649                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
4650                    (pc)))
4651 @end smallexample
4652
4653 @noindent
4654 In addition, every machine description must have an anonymous pattern
4655 for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
4656 look like
4657
4658 @smallexample
4659 (set (pc)
4660      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
4661                    (pc)
4662                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
4663 @end smallexample
4664
4665 @noindent
4666 They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
4667 branches into reverse-conditional branches.
4668
4669 It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
4670 reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
4671 example,
4672
4673 @smallexample
4674 (define_insn ""
4675   [(set (pc)
4676         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
4677                                       [(cc0) (const_int 0)])
4678                       (pc)
4679                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
4680   "@var{condition}"
4681   "@dots{}")
4682 @end smallexample
4683
4684 In some cases machines support instructions identical except for the
4685 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
4686 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
4687 patterns are
4688
4689 @smallexample
4690 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
4691      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
4692
4693 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
4694      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
4695 @end smallexample
4696
4697 @noindent
4698 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
4699 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
4700 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
4701 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
4702 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
4703 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
4704
4705 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
4706 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
4707 compilations.
4708
4709 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
4710 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
4711 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
4712 you should not provide separate patterns for increment and decrement
4713 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
4714 that supports register-register add insns by examining the operands and
4715 generating the appropriate machine instruction.
4716
4717 @end ifset
4718 @ifset INTERNALS
4719 @node Jump Patterns
4720 @section Defining Jump Instruction Patterns
4721 @cindex jump instruction patterns
4722 @cindex defining jump instruction patterns
4723
4724 For most machines, GCC assumes that the machine has a condition code.
4725 A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
4726 signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
4727 insn tests the condition code and branches or not according its value.
4728 The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
4729 common machines, such as the VAX, the 68000 and the 32000, work this
4730 way.
4731
4732 Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
4733 only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
4734 these machines is to treat them just like the others until the final stage
4735 where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
4736 compare instruction, peek ahead at the following branch using
4737 @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
4738 being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
4739 the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
4740 otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
4741 can treat signed and unsigned branches identically.
4742
4743 The reason you can do this is that GCC always generates a pair of
4744 consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
4745 set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
4746 until the end.
4747
4748 To go with this technique, you must define the machine-description macro
4749 @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
4750 compare instruction is superfluous.
4751
4752 Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
4753 A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
4754 compare instruction, record its operands in two static variables.  When
4755 outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
4756 output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
4757
4758 It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
4759 In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
4760 will be combined according to these patterns.  But this does not happen
4761 if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
4762 above in addition to any special patterns you define.
4763
4764 In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
4765 code and there may not even be a separate condition code register.  On
4766 these machines, the restriction that the definition and use of the
4767 condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
4768 important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
4769 delay for taken branches unless the condition code register is set three
4770 instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
4771 scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
4772 separate the definition and use of the condition code register.
4773
4774 On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
4775 to represent the condition code.  If there is a specific condition code
4776 register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
4777 comparison result can be placed in any general register, or if there are
4778 multiple condition registers, use a pseudo register.
4779
4780 @findex prev_cc0_setter
4781 @findex next_cc0_user
4782 On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
4783 the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
4784 SPARC, setting the condition code directly from an add or subtract
4785 instruction does not clear the overflow bit the way that a test
4786 instruction does, so a different branch instruction must be used for
4787 some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
4788 and use of the condition code must be adjacent (separated only by
4789 @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
4790 (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
4791 located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
4792 and @code{next_cc0_user}.
4793
4794 However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
4795 those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
4796 compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
4797 we use the machine mode of the condition code register to record
4798 different formats of the condition code register.
4799
4800 Registers used to store the condition code value should have a mode that
4801 is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
4802 additional modes are required (as for the add example mentioned above in
4803 the SPARC), define them in @file{@var{machine}-modes.def}
4804 (@pxref{Condition Code}).  Also define @code{SELECT_CC_MODE} to choose
4805 a mode given an operand of a compare.
4806
4807 If it is known during RTL generation that a different mode will be
4808 required (for example, if the machine has separate compare instructions
4809 for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
4810 be specified at that time.
4811
4812 If the cases that require different modes would be made by instruction
4813 combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
4814 mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
4815 written using that mode.  To support the case of the add on the SPARC
4816 discussed above, we have the pattern
4817
4818 @smallexample
4819 (define_insn ""
4820   [(set (reg:CC_NOOV 0)
4821         (compare:CC_NOOV
4822           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
4823                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
4824           (const_int 0)))]
4825   ""
4826   "@dots{}")
4827 @end smallexample
4828
4829 The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the SPARC returns @code{CC_NOOVmode}
4830 for comparisons whose argument is a @code{plus}.
4831
4832 @end ifset
4833 @ifset INTERNALS
4834 @node Looping Patterns
4835 @section Defining Looping Instruction Patterns
4836 @cindex looping instruction patterns
4837 @cindex defining looping instruction patterns
4838
4839 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
4840 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
4841 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
4842 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
4843 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
4844 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
4845 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
4846 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
4847 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
4848 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
4849 the jump.
4850
4851 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
4852 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
4853 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
4854 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
4855 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
4856 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
4857 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
4858 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
4859 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
4860 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
4861 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
4862 following for its @code{dbra} instruction:
4863
4864 @smallexample
4865 @group
4866 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
4867   [(set (pc)
4868         (if_then_else
4869           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
4870                        (const_int -1))
4871               (const_int 0))
4872           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
4873           (pc)))
4874    (set (match_dup 0)
4875         (plus:SI (match_dup 0)
4876                  (const_int -1)))]
4877   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
4878   "@dots{}")
4879 @end group
4880 @end smallexample
4881
4882 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
4883 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
4884 since this insn is generated by the instruction combination phase
4885 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
4886 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
4887 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
4888 pattern will not be matched by the combiner.
4889
4890 @smallexample
4891 @group
4892 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
4893   [(set (pc)
4894         (if_then_else
4895           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
4896               (const_int 1))
4897           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
4898           (pc)))
4899    (set (match_dup 0)
4900         (plus:SI (match_dup 0)
4901                  (const_int -1)))]
4902   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
4903   "@dots{}")
4904 @end group
4905 @end smallexample
4906
4907 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
4908 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
4909 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
4910 information collected during strength reduction.
4911
4912 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
4913 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
4914 is an optional companion pattern that can be used for initialization
4915 needed for some low-overhead looping instructions.
4916
4917 Note that some machines require the actual looping instruction to be
4918 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
4919 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
4920 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
4921 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
4922 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
4923 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
4924 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
4925 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
4926 desired special iteration counter register was not allocated, this
4927 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
4928 instruction pair.
4929
4930 The essential difference between the
4931 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
4932 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
4933 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
4934 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
4935 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
4936 may become redundant and removed by the flow pass.
4937
4938
4939 @end ifset
4940 @ifset INTERNALS
4941 @node Insn Canonicalizations
4942 @section Canonicalization of Instructions
4943 @cindex canonicalization of instructions
4944 @cindex insn canonicalization
4945
4946 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
4947 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
4948 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
4949 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
4950 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
4951 number of insn patterns required.
4952
4953 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
4954 are performed:
4955
4956 @itemize @bullet
4957 @item
4958 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
4959 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
4960 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
4961 be supplied.
4962
4963 @item
4964 For associative operators, a sequence of operators will always chain
4965 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
4966 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
4967 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
4968 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
4969 floating-point.
4970
4971 @item
4972 @cindex @code{neg}, canonicalization of
4973 @cindex @code{not}, canonicalization of
4974 @cindex @code{mult}, canonicalization of
4975 @cindex @code{plus}, canonicalization of
4976 @cindex @code{minus}, canonicalization of
4977 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
4978 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
4979 first operand.
4980
4981 @item
4982 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
4983 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
4984 the operations as far as possible.  For instance,
4985 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
4986 @code{(plus (mult (neg A) B) C)} is canonicalized as
4987 @code{(minus A (mult B C))}.
4988
4989 @cindex @code{compare}, canonicalization of
4990 @item
4991 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
4992 on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
4993 machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
4994 a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
4995 cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
4996 matching a constant as the first operand unless the machine actually has
4997 such an instruction.
4998
4999 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
5000 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
5001 above.
5002
5003 @item
5004 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
5005 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
5006
5007 @item
5008 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
5009 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
5010
5011 @cindex @code{ior}, canonicalization of
5012 @cindex @code{and}, canonicalization of
5013 @cindex De Morgan's law
5014 @item
5015 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
5016 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
5017 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
5018
5019 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
5020 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
5021 for that instruction as
5022
5023 @smallexample
5024 (define_insn ""
5025   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5026         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5027                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
5028   "@dots{}"
5029   "@dots{}")
5030 @end smallexample
5031
5032 @noindent
5033 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
5034
5035 @smallexample
5036 (define_insn ""
5037   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5038         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5039                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
5040   "@dots{}"
5041   "@dots{}")
5042 @end smallexample
5043
5044 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
5045 logically equivalent RTL expressions.
5046
5047 @cindex @code{xor}, canonicalization of
5048 @item
5049 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
5050 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
5051 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
5052
5053 @item
5054 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
5055 the form
5056
5057 @smallexample
5058 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
5059 @end smallexample
5060
5061 @item
5062 On machines that do not use @code{cc0},
5063 @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
5064 @var{x}.
5065
5066 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
5067 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
5068 @item
5069 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
5070 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
5071 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
5072
5073 @end itemize
5074
5075 Further canonicalization rules are defined in the function
5076 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
5077
5078 @end ifset
5079 @ifset INTERNALS
5080 @node Expander Definitions
5081 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
5082 @cindex expander definitions
5083 @cindex code generation RTL sequences
5084 @cindex defining RTL sequences for code generation
5085
5086 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
5087 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
5088 represent them.  For these target machines, you can write a
5089 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
5090
5091 @findex define_expand
5092 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
5093 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
5094 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
5095
5096 A @code{define_expand} RTX has four operands:
5097
5098 @itemize @bullet
5099 @item
5100 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
5101 use for it is to refer to it by name.
5102
5103 @item
5104 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
5105 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
5106 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
5107
5108 @item
5109 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
5110 used to express how the availability of this pattern depends on
5111 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
5112 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
5113 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
5114 depend on the data in the insn being matched, but only the
5115 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
5116 during initialization in order to learn exactly which named instructions
5117 are available in a particular run.
5118
5119 @item
5120 The preparation statements, a string containing zero or more C
5121 statements which are to be executed before RTL code is generated from
5122 the RTL template.
5123
5124 Usually these statements prepare temporary registers for use as
5125 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
5126 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
5127 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
5128 @end itemize
5129
5130 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
5131 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
5132 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
5133 it.
5134
5135 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
5136 also describes the operands that need to be specified when this pattern
5137 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
5138
5139 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
5140 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
5141 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
5142 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
5143 information to preload the operand into a register if that is required for
5144 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
5145 references should use @code{match_dup}.
5146
5147 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
5148 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
5149 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
5150 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
5151 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
5152 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
5153 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
5154 compute the values and store them into the appropriate elements of
5155 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
5156
5157 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
5158 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
5159 as a statement.
5160
5161 @table @code
5162
5163 @findex DONE
5164 @item DONE
5165 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
5166 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
5167 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
5168 preparation statements; the RTL template will not be generated.
5169
5170 @findex FAIL
5171 @item FAIL
5172 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
5173 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
5174 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
5175
5176 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
5177 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
5178 operations.
5179 @end table
5180
5181 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
5182 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
5183 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
5184 insn.
5185
5186 The RTL template is not used for matching, only for generating the
5187 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
5188 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
5189 list of operands, such as this example:
5190
5191 @smallexample
5192 @group
5193 (define_expand "addsi3"
5194   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5195    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5196    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
5197 @end group
5198 @group
5199   ""
5200   "
5201 @{
5202   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
5203   DONE;
5204 @}")
5205 @end group
5206 @end smallexample
5207
5208 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
5209
5210 @smallexample
5211 @group
5212 (define_expand "ashlsi3"
5213   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5214         (ashift:SI
5215 @end group
5216 @group
5217           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5218           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
5219   ""
5220   "
5221 @end group
5222 @end smallexample
5223
5224 @smallexample
5225 @group
5226 @{
5227   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
5228       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
5229     FAIL;
5230 @}")
5231 @end group
5232 @end smallexample
5233
5234 @noindent
5235 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
5236 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
5237 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
5238 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
5239 library call).
5240
5241 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
5242 patterns with names, then it would be possible to use a
5243 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
5244 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
5245
5246 @smallexample
5247 (define_expand "zero_extendhisi2"
5248   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
5249         (const_int 0))
5250    (set (strict_low_part
5251           (subreg:HI
5252             (match_dup 0)
5253             0))
5254         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
5255   ""
5256   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
5257 @end smallexample
5258
5259 @noindent
5260 @findex make_safe_from
5261 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
5262 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
5263 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
5264 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
5265 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
5266 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
5267 by emitting another RTL insn.
5268
5269 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
5270 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
5271 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
5272 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
5273 on this machine.  So it must be copied into a register with
5274 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
5275
5276 @smallexample
5277 (define_expand "zero_extendhisi2"
5278   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5279         (and:SI (subreg:SI
5280                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
5281                   0)
5282                 (match_dup 2)))]
5283   ""
5284   "operands[2]
5285      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
5286 @end smallexample
5287
5288 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
5289 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
5290 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
5291 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
5292 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
5293 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
5294 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
5295 in the compiler.
5296
5297 @end ifset
5298 @ifset INTERNALS
5299 @node Insn Splitting
5300 @section Defining How to Split Instructions
5301 @cindex insn splitting
5302 @cindex instruction splitting
5303 @cindex splitting instructions
5304
5305 There are two cases where you should specify how to split a pattern
5306 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
5307 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
5308 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
5309 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
5310 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
5311 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
5312 cannot be placed into a delay slot.
5313
5314 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
5315 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
5316 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
5317 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
5318 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
5319 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
5320 scheduling.
5321
5322 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
5323 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
5324 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
5325 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
5326 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
5327 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
5328 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
5329 split the addition into two insns is machine-dependent.
5330
5331 @findex define_split
5332 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
5333 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
5334
5335 @smallexample
5336 (define_split
5337   [@var{insn-pattern}]
5338   "@var{condition}"
5339   [@var{new-insn-pattern-1}
5340    @var{new-insn-pattern-2}
5341    @dots{}]
5342   "@var{preparation-statements}")
5343 @end smallexample
5344
5345 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
5346 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
5347 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
5348 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
5349 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
5350 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
5351
5352 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
5353 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5354 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
5355 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
5356 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
5357 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
5358 must not allocate any space in the stack frame.
5359
5360 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
5361 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
5362 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
5363 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
5364 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
5365 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
5366 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
5367 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
5368 of those definitions.
5369
5370 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
5371 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
5372 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
5373
5374 @smallexample
5375 (define_split
5376   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5377         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
5378   ""
5379   [(set (match_dup 0)
5380         (ashift:SI (match_dup 1)
5381                    (const_int 16)))
5382    (set (match_dup 0)
5383         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
5384                      (const_int 16)))]
5385   "
5386 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
5387 @end smallexample
5388
5389 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
5390 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
5391 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
5392 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
5393 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
5394 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
5395 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
5396 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
5397 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
5398 @code{define_split} that will never produce insns that match).
5399
5400 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
5401 @file{rs6000.md}:
5402
5403 @smallexample
5404 (define_split
5405   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5406         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
5407                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
5408   ""
5409   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
5410    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
5411 "
5412 @{
5413   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
5414   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
5415
5416   if (low & 0x8000)
5417     high++, low |= 0xffff0000;
5418
5419   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
5420   operands[4] = GEN_INT (low);
5421 @}")
5422 @end smallexample
5423
5424 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
5425 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
5426 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
5427 can be substituted into the address of a subsequent operation.
5428
5429 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
5430 an equality comparison of a register and a large constant:
5431
5432 @smallexample
5433 (define_split
5434   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
5435         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
5436                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
5437    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
5438   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
5439    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
5440        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
5441   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
5442    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
5443   "
5444 @{
5445   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
5446      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
5447      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
5448
5449   int c = INTVAL (operands[2]);
5450   int sextc = (c << 16) >> 16;
5451   int xorv = c ^ sextc;
5452
5453   operands[4] = GEN_INT (xorv);
5454   operands[5] = GEN_INT (sextc);
5455 @}")
5456 @end smallexample
5457
5458 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
5459 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
5460 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
5461 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
5462 are not valid.
5463
5464 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
5465 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
5466 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
5467 several restriction apply.
5468
5469 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
5470 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
5471 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
5472 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
5473 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
5474 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
5475 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
5476 it was an simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
5477 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
5478 forward jumps to the newly created labels.
5479
5480 @findex define_insn_and_split
5481 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
5482 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
5483 this:
5484
5485 @smallexample
5486 (define_insn_and_split
5487   [@var{insn-pattern}]
5488   "@var{condition}"
5489   "@var{output-template}"
5490   "@var{split-condition}"
5491   [@var{new-insn-pattern-1}
5492    @var{new-insn-pattern-2}
5493    @dots{}]
5494   "@var{preparation-statements}"
5495   [@var{insn-attributes}])
5496
5497 @end smallexample
5498
5499 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
5500 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
5501 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
5502 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
5503 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
5504 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
5505 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
5506 from i386.md:
5507
5508 @smallexample
5509 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
5510   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
5511      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
5512    (clobber (reg:CC 17))]
5513   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
5514   "#"
5515   "&& reload_completed"
5516   [(parallel [(set (match_dup 0)
5517                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
5518               (clobber (reg:CC 17))])]
5519   ""
5520   [(set_attr "type" "alu1")])
5521
5522 @end smallexample
5523
5524 In this case, the actual split condition will be
5525 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
5526
5527 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
5528 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
5529 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
5530 having to ensure the two patterns' templates match.
5531
5532 @end ifset
5533 @ifset INTERNALS
5534 @node Including Patterns
5535 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
5536 @cindex insn includes
5537
5538 @findex include
5539 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
5540 look for patterns that are in files other than in the file
5541 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
5542
5543 It looks like:
5544
5545 @smallexample
5546
5547 (include
5548   @var{pathname})
5549 @end smallexample
5550
5551 For example:
5552
5553 @smallexample
5554
5555 (include "filestuff")
5556
5557 @end smallexample
5558
5559 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
5560 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
5561 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
5562
5563
5564 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
5565 and placed into subdirectories.
5566
5567 By specifying:
5568
5569 @smallexample
5570
5571 (include "BOGUS/filestuff")
5572
5573 @end smallexample
5574
5575 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
5576
5577 Specifying an absolute path for the include file such as;
5578 @smallexample
5579
5580 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
5581
5582 @end smallexample
5583 is permitted but is not encouraged.
5584
5585 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
5586 @cindex directory options .md
5587 @cindex options, directory search
5588 @cindex search options
5589
5590 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
5591 For example:
5592
5593 @smallexample
5594
5595 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
5596
5597 @end smallexample
5598
5599
5600 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
5601 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
5602 file, substituting your own version, since these directories are
5603 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
5604 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
5605 order; the standard default directory come after.
5606
5607
5608 @end ifset
5609 @ifset INTERNALS
5610 @node Peephole Definitions
5611 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
5612 @cindex peephole optimizer definitions
5613 @cindex defining peephole optimizers
5614
5615 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
5616 definitions of machine-specific peephole optimizations.
5617
5618 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
5619 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
5620 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
5621 though the second one does not appear to use a register computed in the
5622 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
5623 opportunities.
5624
5625 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
5626 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
5627 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
5628 is deprecated.
5629
5630 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
5631 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
5632 but before scheduling, which may result in much better code for
5633 targets that do scheduling.
5634
5635 @menu
5636 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
5637 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
5638 @end menu
5639
5640 @end ifset
5641 @ifset INTERNALS
5642 @node define_peephole
5643 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
5644 @findex define_peephole
5645
5646 @need 1000
5647 A definition looks like this:
5648
5649 @smallexample
5650 (define_peephole
5651   [@var{insn-pattern-1}
5652    @var{insn-pattern-2}
5653    @dots{}]
5654   "@var{condition}"
5655   "@var{template}"
5656   "@var{optional-insn-attributes}")
5657 @end smallexample
5658
5659 @noindent
5660 The last string operand may be omitted if you are not using any
5661 machine-specific information in this machine description.  If present,
5662 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
5663
5664 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
5665 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
5666 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
5667 the next, and so on.
5668
5669 Each of the insns matched by a peephole must also match a
5670 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
5671 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
5672 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
5673 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
5674 stages.
5675
5676 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
5677 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
5678 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
5679 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
5680 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
5681 other.
5682
5683 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
5684 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
5685 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
5686 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
5687 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
5688
5689 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
5690 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
5691 previously tested.
5692
5693 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
5694 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
5695 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
5696 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
5697 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
5698 patterns.
5699
5700 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
5701 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
5702 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
5703 the operands.
5704
5705 @findex prev_active_insn
5706 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
5707 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
5708 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
5709 to refer to the last of the insns being matched; use
5710 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
5711
5712 @findex dead_or_set_p
5713 When optimizing computations with intermediate results, you can use
5714 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
5715 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
5716 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
5717 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
5718 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
5719 value (from @code{operands[@var{i}]}).
5720
5721 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
5722 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
5723 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
5724 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
5725 used in matching the original sequence of insns.
5726
5727 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
5728 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
5729 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
5730 as the insn pattern to control how the insn is output.
5731
5732 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
5733 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
5734
5735 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
5736
5737 @smallexample
5738 (define_peephole
5739   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
5740    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
5741         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
5742   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
5743 @{
5744   rtx xoperands[2];
5745   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
5746 #ifdef MOTOROLA
5747   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
5748   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
5749   return "fmove.d (sp)+,%0";
5750 #else
5751   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
5752   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
5753   return "fmoved sp@@+,%0";
5754 #endif
5755 @})
5756 @end smallexample
5757
5758 @need 1000
5759 The effect of this optimization is to change
5760
5761 @smallexample
5762 @group
5763 jbsr _foobar
5764 addql #4,sp
5765 movel d1,sp@@-
5766 movel d0,sp@@-
5767 fmoved sp@@+,fp0
5768 @end group
5769 @end smallexample
5770
5771 @noindent
5772 into
5773
5774 @smallexample
5775 @group
5776 jbsr _foobar
5777 movel d1,sp@@
5778 movel d0,sp@@-
5779 fmoved sp@@+,fp0
5780 @end group
5781 @end smallexample
5782
5783 @ignore
5784 @findex CC_REVERSED
5785 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
5786 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
5787 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
5788 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
5789 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
5790 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
5791 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
5792 and in this C code check the condition code status flags and change the
5793 assembler code as appropriate.
5794 @end ignore
5795
5796 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
5797 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
5798 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
5799 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
5800 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
5801 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
5802 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
5803 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
5804 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
5805
5806 @smallexample
5807 (define_insn "divmodsi4"
5808   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
5809         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
5810                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
5811    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
5812         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
5813   "TARGET_68020"
5814   "divsl%.l %2,%3:%0")
5815 @end smallexample
5816
5817 @noindent
5818 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
5819
5820 @smallexample
5821 (define_peephole
5822   [@dots{}
5823    (parallel
5824     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
5825           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
5826                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
5827      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
5828           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
5829    @dots{}]
5830   @dots{})
5831 @end smallexample
5832
5833 @end ifset
5834 @ifset INTERNALS
5835 @node define_peephole2
5836 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
5837 @findex define_peephole2
5838
5839 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
5840 substitute one sequence of instructions for another sequence,
5841 what additional scratch registers may be needed and what their
5842 lifetimes must be.
5843
5844 @smallexample
5845 (define_peephole2
5846   [@var{insn-pattern-1}
5847    @var{insn-pattern-2}
5848    @dots{}]
5849   "@var{condition}"
5850   [@var{new-insn-pattern-1}
5851    @var{new-insn-pattern-2}
5852    @dots{}]
5853   "@var{preparation-statements}")
5854 @end smallexample
5855
5856 The definition is almost identical to @code{define_split}
5857 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
5858 single instruction, but a sequence of instructions.
5859
5860 It is possible to request additional scratch registers for use in the
5861 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
5862 will simply not match.
5863
5864 @findex match_scratch
5865 @findex match_dup
5866 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
5867 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
5868 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
5869 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
5870 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
5871 at which the register must be available.
5872
5873 Here is an example from the IA-32 machine description:
5874
5875 @smallexample
5876 (define_peephole2
5877   [(match_scratch:SI 2 "r")
5878    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5879                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
5880                      [(match_dup 0)
5881                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
5882               (clobber (reg:CC 17))])]
5883   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
5884   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
5885    (parallel [(set (match_dup 0)
5886                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
5887               (clobber (reg:CC 17))])]
5888   "")
5889 @end smallexample
5890
5891 @noindent
5892 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
5893 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
5894 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
5895 to be live only at the point just before the arithmetic.
5896
5897 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
5898 so here's a silly made-up example:
5899
5900 @smallexample
5901 (define_peephole2
5902   [(match_scratch:SI 4 "r")
5903    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
5904    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
5905    (match_dup 4)
5906    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
5907   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
5908   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
5909    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
5910    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
5911    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
5912   "")
5913 @end smallexample
5914
5915 @noindent
5916 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
5917 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
5918 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
5919
5920 @end ifset
5921 @ifset INTERNALS
5922 @node Insn Attributes
5923 @section Instruction Attributes
5924 @cindex insn attributes
5925 @cindex instruction attributes
5926
5927 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
5928 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
5929 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
5930 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
5931 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
5932 to track the condition codes.
5933
5934 @menu
5935 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
5936 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
5937 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
5938 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
5939 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
5940 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
5941 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
5942 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
5943 @end menu
5944
5945 @end ifset
5946 @ifset INTERNALS
5947 @node Defining Attributes
5948 @subsection Defining Attributes and their Values
5949 @cindex defining attributes and their values
5950 @cindex attributes, defining
5951
5952 @findex define_attr
5953 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
5954 by the target machine.  It looks like:
5955
5956 @smallexample
5957 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
5958 @end smallexample
5959
5960 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
5961
5962 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
5963 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
5964 indicate that the attribute takes numeric values.
5965
5966 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
5967 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
5968 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
5969 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
5970 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
5971
5972 @findex insn-attr.h
5973 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
5974 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
5975 specified for an attribute, the following are defined:
5976
5977 @itemize @bullet
5978 @item
5979 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
5980
5981 @item
5982 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
5983 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
5984 the attribute name and value are first converted to uppercase.
5985
5986 @item
5987 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
5988 returns the attribute value for that insn.
5989 @end itemize
5990
5991 For example, if the following is present in the @file{md} file:
5992
5993 @smallexample
5994 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
5995 @end smallexample
5996
5997 @noindent
5998 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
5999
6000 @smallexample
6001 #define HAVE_ATTR_type
6002 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
6003                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
6004 extern enum attr_type get_attr_type ();
6005 @end smallexample
6006
6007 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
6008 defined and the function to obtain the attribute's value will return
6009 @code{int}.
6010
6011 @end ifset
6012 @ifset INTERNALS
6013 @node Expressions
6014 @subsection Attribute Expressions
6015 @cindex attribute expressions
6016
6017 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
6018 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
6019 Attribute value expressions must have one of the following forms:
6020
6021 @table @code
6022 @cindex @code{const_int} and attributes
6023 @item (const_int @var{i})
6024 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
6025 must be non-negative.
6026
6027 The value of a numeric attribute can be specified either with a
6028 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
6029 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
6030 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
6031 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
6032
6033 @cindex @code{const_string} and attributes
6034 @item (const_string @var{value})
6035 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
6036 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
6037 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
6038 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
6039 of a @code{define_attr}.
6040
6041 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
6042 must be a string containing a non-negative integer (normally
6043 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
6044 contain one of the valid values for the attribute.
6045
6046 @cindex @code{if_then_else} and attributes
6047 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
6048 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
6049 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
6050 otherwise it is @var{false-value}.
6051
6052 @cindex @code{cond} and attributes
6053 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
6054 The first operand of this expression is a vector containing an even
6055 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
6056 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
6057 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
6058 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
6059 expression is that of the @var{default} expression.
6060 @end table
6061
6062 @var{test} expressions can have one of the following forms:
6063
6064 @table @code
6065 @cindex @code{const_int} and attribute tests
6066 @item (const_int @var{i})
6067 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
6068
6069 @cindex @code{not} and attributes
6070 @cindex @code{ior} and attributes
6071 @cindex @code{and} and attributes
6072 @item (not @var{test})
6073 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
6074 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
6075 These tests are true if the indicated logical function is true.
6076
6077 @cindex @code{match_operand} and attributes
6078 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
6079 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
6080 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
6081 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
6082 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
6083 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
6084 string).
6085
6086 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
6087
6088 @cindex @code{le} and attributes
6089 @cindex @code{leu} and attributes
6090 @cindex @code{lt} and attributes
6091 @cindex @code{gt} and attributes
6092 @cindex @code{gtu} and attributes
6093 @cindex @code{ge} and attributes
6094 @cindex @code{geu} and attributes
6095 @cindex @code{ne} and attributes
6096 @cindex @code{eq} and attributes
6097 @cindex @code{plus} and attributes
6098 @cindex @code{minus} and attributes
6099 @cindex @code{mult} and attributes
6100 @cindex @code{div} and attributes
6101 @cindex @code{mod} and attributes
6102 @cindex @code{abs} and attributes
6103 @cindex @code{neg} and attributes
6104 @cindex @code{ashift} and attributes
6105 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
6106 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
6107 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
6108 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
6109 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
6110 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
6111 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
6112 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
6113 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
6114 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
6115 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
6116 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
6117 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
6118 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
6119 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
6120 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
6121 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
6122
6123 @findex get_attr
6124 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
6125 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
6126 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
6127 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
6128 variable.
6129
6130 @findex eq_attr
6131 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
6132 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
6133
6134 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
6135 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
6136 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
6137 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
6138 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
6139 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
6140 @emph{not} in the specified list.
6141
6142 For example,
6143
6144 @smallexample
6145 (eq_attr "type" "load,store")
6146 @end smallexample
6147
6148 @noindent
6149 is equivalent to
6150
6151 @smallexample
6152 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
6153 @end smallexample
6154
6155 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
6156 value of the compiler variable @code{which_alternative}
6157 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
6158 example,
6159
6160 @smallexample
6161 (eq_attr "alternative" "2,3")
6162 @end smallexample
6163
6164 @noindent
6165 is equivalent to
6166
6167 @smallexample
6168 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
6169      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
6170 @end smallexample
6171
6172 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
6173 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
6174 a particular pattern.  This is by far the most common case.
6175
6176 @findex attr_flag
6177 @item (attr_flag @var{name})
6178 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
6179 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
6180 scheduled.
6181
6182 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
6183 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
6184 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
6185 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
6186 if a conditional branch is expected to be taken.
6187
6188 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
6189 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
6190
6191 This example describes a conditional branch delay slot which
6192 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
6193 for backward branches which are not taken (annul-false).
6194
6195 @smallexample
6196 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
6197   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
6198    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6199         (attr_flag "forward"))
6200    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6201         (attr_flag "backward"))])
6202 @end smallexample
6203
6204 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
6205 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6206
6207 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
6208 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6209 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
6210 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6211
6212 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
6213 meaning to other passes of the compiler.
6214
6215 @findex attr
6216 @item (attr @var{name})
6217 The value of another attribute is returned.  This is most useful
6218 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
6219 produce more efficient code for non-numeric attributes.
6220 @end table
6221
6222 @end ifset
6223 @ifset INTERNALS
6224 @node Tagging Insns
6225 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
6226 @cindex tagging insns
6227 @cindex assigning attribute values to insns
6228
6229 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
6230 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
6231 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
6232 have an optional last argument to specify the values of attributes for
6233 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
6234 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
6235 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
6236 permits the specification of the values for only one or two attributes
6237 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
6238 next section.
6239
6240 The optional last argument of @code{define_insn} and
6241 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
6242 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
6243 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
6244 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
6245 second operand of the @code{set} is an attribute expression
6246 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
6247
6248 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
6249 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
6250 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
6251 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
6252 each alternative.
6253
6254 @findex set_attr
6255 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
6256 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
6257 specifying a string giving either a single attribute value or a list
6258 of attribute values, one for each alternative.
6259
6260 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
6261 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
6262
6263 @table @code
6264 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
6265 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
6266 or a string containing a comma-separated list giving the values for
6267 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
6268 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
6269
6270 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
6271 which case the attribute will assume its default value for insns matching
6272 that alternative.
6273
6274 @findex set_attr_alternative
6275 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
6276 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
6277 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
6278 tests on the @samp{alternative} attribute.
6279
6280 @findex attr
6281 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
6282 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
6283 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
6284 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
6285 @end table
6286
6287 The following shows three different ways of representing the same
6288 attribute value specification:
6289
6290 @smallexample
6291 (set_attr "type" "load,store,arith")
6292
6293 (set_attr_alternative "type"
6294                       [(const_string "load") (const_string "store")
6295                        (const_string "arith")])
6296
6297 (set (attr "type")
6298      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
6299             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
6300            (const_string "arith")))
6301 @end smallexample
6302
6303 @need 1000
6304 @findex define_asm_attributes
6305 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
6306 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
6307 statement.  It has the form:
6308
6309 @smallexample
6310 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
6311 @end smallexample
6312
6313 @noindent
6314 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
6315 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
6316
6317 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
6318 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
6319
6320 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
6321 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
6322 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
6323 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
6324 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
6325 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
6326 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
6327 of a single machine instruction.
6328
6329 @end ifset
6330 @ifset INTERNALS
6331 @node Attr Example
6332 @subsection Example of Attribute Specifications
6333 @cindex attribute specifications example
6334 @cindex attribute specifications
6335
6336 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
6337 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
6338 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
6339 value.  This attribute is normally used only to define the default value
6340 for other attributes.  An example will clarify this usage.
6341
6342 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
6343 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
6344 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
6345 operations, floating point operations, and branches.
6346
6347 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
6348 the condition code and will limit ourselves to the following possible
6349 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
6350 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
6351 changed if the item previously set into the condition code has been
6352 modified.
6353
6354 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
6355
6356 @smallexample
6357 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
6358
6359 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
6360              (cond [(eq_attr "type" "load")
6361                         (const_string "change0")
6362                     (eq_attr "type" "store,branch")
6363                         (const_string "unchanged")
6364                     (eq_attr "type" "arith")
6365                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
6366                                       (const_string "set")
6367                                       (const_string "clobber"))]
6368                    (const_string "clobber")))
6369
6370 (define_insn ""
6371   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
6372         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
6373   ""
6374   "@@
6375    move %0,%1
6376    load %0,%1
6377    store %0,%1"
6378   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
6379 @end smallexample
6380
6381 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
6382 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
6383 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
6384 full-word result.
6385
6386 @end ifset
6387 @ifset INTERNALS
6388 @node Insn Lengths
6389 @subsection Computing the Length of an Insn
6390 @cindex insn lengths, computing
6391 @cindex computing the length of an insn
6392
6393 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
6394 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
6395 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
6396 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
6397 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
6398 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
6399
6400 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
6401 arithmetic terms are allowed in test expressions:
6402
6403 @table @code
6404 @cindex @code{match_dup} and attributes
6405 @item (match_dup @var{n})
6406 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
6407 must be a @code{label_ref}.
6408
6409 @cindex @code{pc} and attributes
6410 @item (pc)
6411 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
6412 been more consistent with other usage to make this the address of the
6413 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
6414 current insn is to be computed.
6415 @end table
6416
6417 @cindex @code{addr_vec}, length of
6418 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
6419 For normal insns, the length will be determined by value of the
6420 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
6421 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
6422 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
6423
6424 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
6425
6426 The following macros can be used to refine the length computation:
6427
6428 @table @code
6429 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
6430 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
6431 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
6432 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
6433 that contains the initially computed length of the insn and should be
6434 updated with the correct length of the insn.
6435
6436 This macro will normally not be required.  A case in which it is
6437 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
6438 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
6439 may be required.
6440 @end table
6441
6442 @findex get_attr_length
6443 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
6444 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
6445 determine the form of the branch instruction to be written, as the
6446 example below illustrates.
6447
6448 As an example of the specification of variable-length branches, consider
6449 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
6450 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
6451 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
6452 sequence to load the address from memory and then branch to it.
6453
6454 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
6455 as follows:
6456
6457 @smallexample
6458 (define_insn "jump"
6459   [(set (pc)
6460         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
6461   ""
6462 @{
6463    return (get_attr_length (insn) == 4
6464            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
6465 @}
6466   [(set (attr "length")
6467         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
6468                       (const_int 4)
6469                       (const_int 6)))])
6470 @end smallexample
6471
6472 @end ifset
6473 @ifset INTERNALS
6474 @node Constant Attributes
6475 @subsection Constant Attributes
6476 @cindex constant attributes
6477
6478 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
6479 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
6480 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
6481 used to specify which variety of processor is used.  For example,
6482
6483 @smallexample
6484 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
6485  (const
6486   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
6487          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
6488         (const_string "m88000"))))
6489
6490 (define_attr "memory" "fast,slow"
6491  (const
6492   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
6493                 (const_string "fast")
6494                 (const_string "slow"))))
6495 @end smallexample
6496
6497 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
6498 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
6499 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
6500 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
6501 forms involving insn attributes.
6502
6503 @end ifset
6504 @ifset INTERNALS
6505 @node Delay Slots
6506 @subsection Delay Slot Scheduling
6507 @cindex delay slots, defining
6508
6509 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
6510 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
6511 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
6512 after the instruction are executed as if they were located before it.
6513 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
6514 the following instruction before the branch or call is performed.
6515
6516 On some machines, conditional branch instructions can optionally
6517 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
6518 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
6519 instructions that annul if the branch is true and instructions that
6520 annul if the branch is false are supported.
6521
6522 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
6523 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
6524 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
6525 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
6526 instruction scheduling.
6527
6528 @findex define_delay
6529 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
6530 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
6531
6532 @smallexample
6533 (define_delay @var{test}
6534               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
6535                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
6536                @dots{}])
6537 @end smallexample
6538
6539 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
6540 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
6541 required delay slots is determined by the length of the vector specified
6542 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
6543 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
6544 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
6545 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
6546 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
6547 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
6548
6549 For example, in the common case where branch and call insns require
6550 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
6551 call, the following would be placed in the @file{md} file:
6552
6553 @smallexample
6554 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
6555               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
6556 @end smallexample
6557
6558 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
6559 case, each such expression specifies different delay slot requirements
6560 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
6561 expressions are both true.
6562
6563 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
6564 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
6565 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
6566 branch is true, we might represent this as follows:
6567
6568 @smallexample
6569 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
6570    [(eq_attr "type" "!branch,call")
6571     (eq_attr "type" "!branch,call")
6572     (nil)])
6573
6574 (define_delay (eq_attr "type" "call")
6575               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
6576                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
6577 @end smallexample
6578 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
6579
6580 @end ifset
6581 @ifset INTERNALS
6582 @node Processor pipeline description
6583 @subsection Specifying processor pipeline description
6584 @cindex processor pipeline description
6585 @cindex processor functional units
6586 @cindex instruction latency time
6587 @cindex interlock delays
6588 @cindex data dependence delays
6589 @cindex reservation delays
6590 @cindex pipeline hazard recognizer
6591 @cindex automaton based pipeline description
6592 @cindex regular expressions
6593 @cindex deterministic finite state automaton
6594 @cindex automaton based scheduler
6595 @cindex RISC
6596 @cindex VLIW
6597
6598 To achieve better performance, most modern processors
6599 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
6600 processors) have many @dfn{functional units} on which several
6601 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
6602 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
6603 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
6604 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
6605 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
6606 MIPS processors).
6607
6608 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
6609 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
6610 latency time}.  The instruction execution is not started until all
6611 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
6612 complex cases when the instruction execution starts even when the data
6613 are not available but will be ready in given time after the
6614 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
6615 account is simple.  The data dependence (true, output, and
6616 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
6617 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
6618 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
6619 means that two instructions under execution will be in need of shared
6620 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
6621 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
6622 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
6623 processors.
6624
6625 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
6626 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
6627 instruction scheduler has to have an adequate description of the
6628 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
6629 machine descriptions describe processor parallelism and functional
6630 unit reservations for groups of instructions with the aid of
6631 @dfn{regular expressions}.
6632
6633 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
6634 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
6635 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
6636 automatically generated from the processor pipeline description.  The
6637 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
6638 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
6639 the instruction issue is possible if there is a transition from one
6640 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
6641 furthermore, its speed is not dependent on processor
6642 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
6643   processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
6644   can split orthogonal parts of the machine description among several
6645   automata: but then, since each of these must be stepped independently,
6646   this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
6647
6648 @cindex automaton based pipeline description
6649 The rest of this section describes the directives that constitute
6650 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
6651 these constructions within the machine description file is not
6652 important.
6653
6654 @findex define_automaton
6655 @cindex pipeline hazard recognizer
6656 The following optional construction describes names of automata
6657 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
6658 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
6659 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
6660 units to the automata, the total size of the automata is usually
6661 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
6662 construction, only one finite state automaton is generated.
6663
6664 @smallexample
6665 (define_automaton @var{automata-names})
6666 @end smallexample
6667
6668 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
6669 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
6670 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
6671 @code{define_query_cpu_unit}.
6672
6673 @findex define_cpu_unit
6674 @cindex processor functional units
6675 Each processor functional unit used in the description of instruction
6676 reservations should be described by the following construction.
6677
6678 @smallexample
6679 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
6680 @end smallexample
6681
6682 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
6683 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
6684 for other goals.
6685
6686 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
6687 which the unit is bound.  The automaton should be described in
6688 construction @code{define_automaton}.  You should give
6689 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
6690
6691 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
6692 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
6693 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
6694 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
6695 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
6696 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
6697 description of the subsequent constructions.
6698
6699 @findex define_query_cpu_unit
6700 @cindex querying function unit reservations
6701 The following construction describes CPU functional units analogously
6702 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
6703 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
6704 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
6705 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
6706 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
6707 @acronym{VLIW} insn templates).
6708
6709 @smallexample
6710 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
6711 @end smallexample
6712
6713 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
6714 separated by commas.
6715
6716 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
6717 which the unit is bound.
6718
6719 @findex define_insn_reservation
6720 @cindex instruction latency time
6721 @cindex regular expressions
6722 @cindex data bypass
6723 The following construction is the major one to describe pipeline
6724 characteristics of an instruction.
6725
6726 @smallexample
6727 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
6728                          @var{condition} @var{regexp})
6729 @end smallexample
6730
6731 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
6732 instruction.  There is an important difference between the old
6733 description and the automaton based pipeline description.  The latency
6734 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
6735 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
6736 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
6737 zero and the cost of output dependencies is the difference between
6738 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
6739 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
6740 change the default costs for any description by using the target hook
6741 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
6742
6743 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
6744 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
6745 the automaton description file generated for debugging.  The internal
6746 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
6747 good practice to use insn classes described in the processor manual.
6748
6749 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
6750 construction.  You should remember that you will be in trouble if
6751 @var{condition} for two or more different
6752 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
6753 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
6754 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
6755 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
6756 the same value is quite difficult (especially if the conditions
6757 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
6758 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
6759 recognizer considerably.
6760
6761 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
6762 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
6763 expression according to the following syntax:
6764
6765 @smallexample
6766        regexp = regexp "," oneof
6767               | oneof
6768
6769        oneof = oneof "|" allof
6770              | allof
6771
6772        allof = allof "+" repeat
6773              | repeat
6774
6775        repeat = element "*" number
6776               | element
6777
6778        element = cpu_function_unit_name
6779                | reservation_name
6780                | result_name
6781                | "nothing"
6782                | "(" regexp ")"
6783 @end smallexample
6784
6785 @itemize @bullet
6786 @item
6787 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
6788 the reservation.
6789
6790 @item
6791 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
6792 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
6793 regular expression @strong{or} etc.
6794
6795 @item
6796 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
6797 regular expression @strong{and} a reservation described by the
6798 second regular expression @strong{and} etc.
6799
6800 @item
6801 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
6802 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
6803 advancing (see @samp{,}).
6804
6805 @item
6806 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
6807 functional unit.
6808
6809 @item
6810 @samp{reservation_name} --- see description of construction
6811 @samp{define_reservation}.
6812
6813 @item
6814 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
6815 @end itemize
6816
6817 @findex define_reservation
6818 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
6819 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
6820 the common part by the following construction
6821
6822 @smallexample
6823 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
6824 @end smallexample
6825
6826 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
6827 Functional unit names and reservation names are in the same name
6828 space.  So the reservation names should be different from the
6829 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
6830
6831 @findex define_bypass
6832 @cindex instruction latency time
6833 @cindex data bypass
6834 The following construction is used to describe exceptions in the
6835 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
6836
6837 @smallexample
6838 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
6839                [@var{guard}])
6840 @end smallexample
6841
6842 @var{number} defines when the result generated by the instructions
6843 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
6844 instructions given in string @var{in_insn_names}.  The instructions in
6845 the string are separated by commas.
6846
6847 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
6848 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
6849 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
6850 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
6851 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
6852 of insn @samp{store} (not a stored value).
6853
6854 @findex exclusion_set
6855 @findex presence_set
6856 @findex final_presence_set
6857 @findex absence_set
6858 @findex final_absence_set
6859 @cindex VLIW
6860 @cindex RISC
6861 The following five constructions are usually used to describe
6862 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
6863 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
6864 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
6865
6866 @smallexample
6867 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
6868 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
6869 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
6870 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
6871 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
6872 @end smallexample
6873
6874 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
6875 separated by commas.
6876
6877 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
6878 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
6879 separated by white-spaces.
6880
6881 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
6882 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
6883 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
6884 example, the construction is useful for describing processors
6885 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
6886 functional unit which can execute simultaneously only single floating
6887 point insns or only double floating point insns.
6888
6889 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
6890 functional unit in the first string can not be reserved unless at
6891 least one of pattern of units whose names are in the second string is
6892 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
6893 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
6894 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
6895 construction
6896
6897 @smallexample
6898 (presence_set "slot1" "slot0")
6899 @end smallexample
6900
6901 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
6902 reservation.  In this case we could write
6903
6904 @smallexample
6905 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
6906 @end smallexample
6907
6908 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
6909 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
6910 done.  When an instruction is issued in given automaton state
6911 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
6912 state is changed.  The first state is a source state, the second one
6913 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
6914 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
6915 done on the result reservation.  This construction is useful to
6916 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
6917 For example, if we use
6918
6919 @smallexample
6920 (presence_set "slot1" "slot0")
6921 @end smallexample
6922
6923 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
6924 @samp{slot0} which is absent in the source state).
6925
6926 @smallexample
6927 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
6928 @end smallexample
6929
6930 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
6931
6932 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
6933 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
6934 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
6935 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
6936 this one but it is symmetric).  For example, it is useful for
6937 description that @acronym{VLIW} @samp{slot0} can not be reserved after
6938 @samp{slot1} or @samp{slot2} reservation.  We could describe it by the
6939 following construction
6940
6941 @smallexample
6942 (absence_set "slot2" "slot0, slot1")
6943 @end smallexample
6944
6945 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
6946 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
6947 this case we could write
6948
6949 @smallexample
6950 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
6951 @end smallexample
6952
6953 All functional units mentioned in a set should belong to the same
6954 automaton.
6955
6956 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
6957 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
6958 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
6959
6960 @findex automata_option
6961 @cindex deterministic finite state automaton
6962 @cindex nondeterministic finite state automaton
6963 @cindex finite state automaton minimization
6964 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
6965 the following construction.
6966
6967 @smallexample
6968 (automata_option @var{options})
6969 @end smallexample
6970
6971 @var{options} is a string giving options which affect the generated
6972 code.  Currently there are the following options:
6973
6974 @itemize @bullet
6975 @item
6976 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
6977 only worth to do when we are debugging the description and need to
6978 look more accurately at reservations of states.
6979
6980 @item
6981 @dfn{time} means printing additional time statistics about
6982 generation of automata.
6983
6984 @item
6985 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
6986 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
6987 verification and debugging.
6988
6989 @item
6990 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
6991 non-critical errors.
6992
6993 @item
6994 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
6995 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
6996 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
6997 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
6998 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
6999 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
7000
7001 @item
7002 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
7003 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
7004 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
7005 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
7006 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
7007 huge automaton.
7008 @end itemize
7009
7010 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
7011 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
7012 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
7013 the following functional units.
7014
7015 @smallexample
7016 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
7017 (define_cpu_unit "port0, port1")
7018 @end smallexample
7019
7020 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
7021 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
7022 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
7023 are issued into the second pipeline.  Integer division and
7024 multiplication insns can be executed only in the second integer
7025 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
7026 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
7027 integer division insn can not be issued until the current division
7028 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
7029 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
7030 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
7031 incurred.  To describe all of this we could specify
7032
7033 @smallexample
7034 (define_cpu_unit "div")
7035
7036 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7037                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
7038
7039 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
7040                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
7041
7042 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
7043                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
7044
7045 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
7046                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
7047
7048 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
7049 @end smallexample
7050
7051 To simplify the description we could describe the following reservation
7052
7053 @smallexample
7054 (define_reservation "finish" "port0|port1")
7055 @end smallexample
7056
7057 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
7058 construction
7059
7060 @smallexample
7061 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7062                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
7063 @end smallexample
7064
7065
7066 @end ifset
7067 @ifset INTERNALS
7068 @node Conditional Execution
7069 @section Conditional Execution
7070 @cindex conditional execution
7071 @cindex predication
7072
7073 A number of architectures provide for some form of conditional
7074 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
7075 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
7076 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
7077 can be quite tedious to describe these forms directly in the
7078 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
7079
7080 @findex define_cond_exec
7081 @smallexample
7082 (define_cond_exec
7083   [@var{predicate-pattern}]
7084   "@var{condition}"
7085   "@var{output-template}")
7086 @end smallexample
7087
7088 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
7089 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
7090 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
7091 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
7092 alternative.
7093
7094 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
7095 pattern to match.
7096
7097 @findex current_insn_predicate
7098 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
7099 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
7100 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
7101 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
7102 In order to handle the general case, there is a global variable
7103 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
7104 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
7105
7106 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
7107 the @code{predicable} instruction attribute is made.
7108 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be boolean (i.e.@: have
7109 exactly two elements in its @var{list-of-values}).  Further, it must
7110 not be used with complex expressions.  That is, the default and all
7111 uses in the insns must be a simple constant, not dependent on the
7112 alternative or anything else.
7113
7114 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
7115 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
7116 generated that matches a predicated version of the instruction.
7117 For example,
7118
7119 @smallexample
7120 (define_insn "addsi"
7121   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7122         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7123                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
7124   "@var{test1}"
7125   "add %2,%1,%0")
7126
7127 (define_cond_exec
7128   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
7129        (const_int 0))]
7130   "@var{test2}"
7131   "(%0)")
7132 @end smallexample
7133
7134 @noindent
7135 generates a new pattern
7136
7137 @smallexample
7138 (define_insn ""
7139   [(cond_exec
7140      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
7141      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7142           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7143                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
7144   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
7145   "(%3) add %2,%1,%0")
7146 @end smallexample
7147
7148 @end ifset
7149 @ifset INTERNALS
7150 @node Constant Definitions
7151 @section Constant Definitions
7152 @cindex constant definitions
7153 @findex define_constants
7154
7155 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
7156 can be a maintenance problem.
7157
7158 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
7159 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
7160 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
7161 if the corresponding value had been written instead.  You may use
7162 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
7163 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
7164 a different value.
7165
7166 To come back to the a29k load multiple example, instead of
7167
7168 @smallexample
7169 (define_insn ""
7170   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7171      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7172            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7173       (use (reg:SI 179))
7174       (clobber (reg:SI 179))])]
7175   ""
7176   "loadm 0,0,%1,%2")
7177 @end smallexample
7178
7179 You could write:
7180
7181 @smallexample
7182 (define_constants [
7183     (R_BP 177)
7184     (R_FC 178)
7185     (R_CR 179)
7186     (R_Q  180)
7187 ])
7188
7189 (define_insn ""
7190   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7191      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7192            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7193       (use (reg:SI R_CR))
7194       (clobber (reg:SI R_CR))])]
7195   ""
7196   "loadm 0,0,%1,%2")
7197 @end smallexample
7198
7199 The constants that are defined with a define_constant are also output
7200 in the insn-codes.h header file as #defines.
7201 @end ifset
7202 @ifset INTERNALS
7203 @node Macros
7204 @section Macros
7205 @cindex macros in @file{.md} files
7206
7207 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
7208 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple macro
7209 facilities to make this process easier.
7210
7211 @menu
7212 * Mode Macros::         Generating variations of patterns for different modes.
7213 * Code Macros::         Doing the same for codes.
7214 @end menu
7215
7216 @node Mode Macros
7217 @subsection Mode Macros
7218 @cindex mode macros in @file{.md} files
7219
7220 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
7221 For example:
7222
7223 @itemize @bullet
7224 @item
7225 If a processor has hardware support for both single and double
7226 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
7227 very similar to the @code{DFmode} ones.
7228
7229 @item
7230 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
7231 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
7232 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
7233 @end itemize
7234
7235 Mode macros allow several patterns to be instantiated from one
7236 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
7237 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
7238 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
7239
7240 @menu
7241 * Defining Mode Macros:: Defining a new mode macro.
7242 * Substitutions::        Combining mode macros with substitutions
7243 * Examples::             Examples
7244 @end menu
7245
7246 @node Defining Mode Macros
7247 @subsubsection Defining Mode Macros
7248 @findex define_mode_macro
7249
7250 The syntax for defining a mode macro is:
7251
7252 @smallexample
7253 (define_mode_macro @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") ... (@var{moden} "@var{condn}")])
7254 @end smallexample
7255
7256 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
7257 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
7258 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
7259 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
7260 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
7261 C condition will also require that @var{condi} be true.
7262
7263 For example:
7264
7265 @smallexample
7266 (define_mode_macro P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7267 @end smallexample
7268
7269 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
7270 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
7271 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
7272 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
7273 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
7274
7275 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
7276 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
7277 to @code{@var{mode}}.  For example:
7278
7279 @smallexample
7280 (define_mode_macro GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7281 @end smallexample
7282
7283 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
7284 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
7285
7286 Macros are applied in the order they are defined.  This can be
7287 significant if two macros are used in a construct that requires
7288 substitutions.  @xref{Substitutions}.
7289
7290 @node Substitutions
7291 @subsubsection Substitution in Mode Macros
7292 @findex define_mode_attr
7293
7294 If an @file{.md} file construct uses mode macros, each version of the
7295 construct will often need slightly different strings or modes.  For
7296 example:
7297
7298 @itemize @bullet
7299 @item
7300 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
7301 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
7302 appropriate mode name for @var{m}.
7303
7304 @item
7305 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
7306 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
7307
7308 @item
7309 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
7310 using a macro for one of the operand modes usually requires a specific
7311 mode for the other operand(s).
7312 @end itemize
7313
7314 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
7315 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
7316 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
7317 upper case.  You can define other attributes using:
7318
7319 @smallexample
7320 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") ... (@var{moden} "@var{valuen}")])
7321 @end smallexample
7322
7323 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
7324 is the value associated with @var{modei}.
7325
7326 When GCC replaces some @var{:macro} with @var{:mode}, it will scan
7327 each string and mode in the pattern for sequences of the form
7328 @code{<@var{macro}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
7329 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
7330 @code{<...>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
7331 value.
7332
7333 For example, suppose an @file{.md} file has:
7334
7335 @smallexample
7336 (define_mode_macro P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7337 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
7338 @end smallexample
7339
7340 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
7341 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
7342 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
7343 @code{"ld\t%0,%1"}.
7344
7345 Here is an example of using an attribute for a mode:
7346
7347 @smallexample
7348 (define_mode_macro LONG [SI DI])
7349 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
7350 (define_insn ...
7351   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> ...)) ...)
7352 @end smallexample
7353
7354 The @code{@var{macro}:} prefix may be omitted, in which case the
7355 substitution will be attempted for every macro expansion.
7356
7357 @node Examples
7358 @subsubsection Mode Macro Examples
7359
7360 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
7361 modes and attributes (among others):
7362
7363 @smallexample
7364 (define_mode_macro GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7365 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
7366 @end smallexample
7367
7368 and uses the following template to define both @code{subsi3}
7369 and @code{subdi3}:
7370
7371 @smallexample
7372 (define_insn "sub<mode>3"
7373   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
7374         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
7375                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
7376   ""
7377   "<d>subu\t%0,%1,%2"
7378   [(set_attr "type" "arith")
7379    (set_attr "mode" "<MODE>")])
7380 @end smallexample
7381
7382 This is exactly equivalent to:
7383
7384 @smallexample
7385 (define_insn "subsi3"
7386   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
7387         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
7388                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
7389   ""
7390   "subu\t%0,%1,%2"
7391   [(set_attr "type" "arith")
7392    (set_attr "mode" "SI")])
7393
7394 (define_insn "subdi3"
7395   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
7396         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
7397                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
7398   ""
7399   "dsubu\t%0,%1,%2"
7400   [(set_attr "type" "arith")
7401    (set_attr "mode" "DI")])
7402 @end smallexample
7403
7404 @node Code Macros
7405 @subsection Code Macros
7406 @cindex code macros in @file{.md} files
7407 @findex define_code_macro
7408 @findex define_code_attr
7409
7410 Code macros operate in a similar way to mode macros.  @xref{Mode Macros}.
7411
7412 The construct:
7413
7414 @smallexample
7415 (define_code_macro @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") ... (@var{coden} "@var{condn}")])
7416 @end smallexample
7417
7418 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
7419 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
7420 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
7421
7422 As with mode macros, each pattern that uses @var{name} will be
7423 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
7424 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
7425 @xref{Defining Mode Macros}.
7426
7427 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
7428 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
7429 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
7430 Other attributes are defined using:
7431
7432 @smallexample
7433 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") ... (@var{coden} "@var{valuen}")])
7434 @end smallexample
7435
7436 Here's an example of code macros in action, taken from the MIPS port:
7437
7438 @smallexample
7439 (define_code_macro any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
7440                              eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
7441
7442 (define_expand "b<code>"
7443   [(set (pc)
7444         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
7445                                    (const_int 0))
7446                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7447                       (pc)))]
7448   ""
7449 @{
7450   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
7451   DONE;
7452 @})
7453 @end smallexample
7454
7455 This is equivalent to:
7456
7457 @smallexample
7458 (define_expand "bunordered"
7459   [(set (pc)
7460         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
7461                                     (const_int 0))
7462                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7463                       (pc)))]
7464   ""
7465 @{
7466   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
7467   DONE;
7468 @})
7469
7470 (define_expand "bordered"
7471   [(set (pc)
7472         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
7473                                   (const_int 0))
7474                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7475                       (pc)))]
7476   ""
7477 @{
7478   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
7479   DONE;
7480 @})
7481
7482 ...
7483 @end smallexample
7484
7485 @end ifset