OSDN Git Service

* genattrtab.c: Don't handle MATCH_INSN.
[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 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 * Constraints::         When not all operands are general operands.
32 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
33 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
34 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
35 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
36 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
37 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
38 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
39                           for a standard operation.
40 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
41 * Including Patterns::      Including Patterns in Machine Descriptions.
42 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
43 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
44 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
45                            predication.
46 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
47                         md file.
48 @end menu
49
50 @node Overview
51 @section Overview of How the Machine Description is Used
52
53 There are three main conversions that happen in the compiler:
54
55 @enumerate
56
57 @item
58 The front end reads the source code and builds a parse tree.
59
60 @item
61 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
62 instruction patterns.
63
64 @item
65 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
66 code.
67
68 @end enumerate
69
70 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
71 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
72 choose the pattern with the right name and apply the operands according
73 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
74 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
75 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
76 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
77 named pattern it needs, it will abort.
78
79 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
80 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
81 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
82 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
83 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
84 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
85 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
86 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
87
88 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
89 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
90 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
91 example.
92
93 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
94 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
95 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
96 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
97
98 @node Patterns
99 @section Everything about Instruction Patterns
100 @cindex patterns
101 @cindex instruction patterns
102
103 @findex define_insn
104 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
105 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
106 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
107 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
108
109 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
110
111 @enumerate
112 @item
113 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
114 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
115 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
116 the instruction patterns with those names, if the names are defined
117 in the machine description.
118
119 The absence of a name is indicated by writing an empty string
120 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
121 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
122 to be combined later on.
123
124 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
125 effect; they are equivalent to no name at all.
126
127 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
128 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
129 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
130 to having a nameless pattern for all other purposes.
131
132 @item
133 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
134 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
135 incomplete because it may contain @code{match_operand},
136 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
137 operands of the instruction.
138
139 If the vector has only one element, that element is the template for the
140 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
141 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
142 elements described.
143
144 @item
145 @cindex pattern conditions
146 @cindex conditions, in patterns
147 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
148 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
149
150 @cindex named patterns and conditions
151 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
152 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
153 flags.  The compiler needs to test these conditions during
154 initialization in order to learn exactly which named instructions are
155 available in a particular run.
156
157 @findex operands
158 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
159 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
160 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
161 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
162 can't be used to control register allocation, for example by excluding
163 certain hard registers or hard register combinations.
164
165 @item
166 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
167 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
168 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
169
170 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
171 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
172
173 @item
174 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
175 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
176 @end enumerate
177
178 @node Example
179 @section Example of @code{define_insn}
180 @cindex @code{define_insn} example
181
182 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
183
184 @smallexample
185 (define_insn "tstsi"
186   [(set (cc0)
187         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
188   ""
189   "*
190 @{
191   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
192     return \"tstl %0\";
193   return \"cmpl #0,%0\";
194 @}")
195 @end smallexample
196
197 @noindent
198 This can also be written using braced strings:
199
200 @smallexample
201 (define_insn "tstsi"
202   [(set (cc0)
203         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
204   ""
205 @{
206   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
207     return "tstl %0";
208   return "cmpl #0,%0";
209 @})
210 @end smallexample
211
212 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
213 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
214 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
215 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
216 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
217 can be constructed using this pattern.
218
219 The output control string is a piece of C code which chooses which
220 output template to return based on the kind of operand and the specific
221 type of CPU for which code is being generated.
222
223 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
224
225 @node RTL Template
226 @section RTL Template
227 @cindex RTL insn template
228 @cindex generating insns
229 @cindex insns, generating
230 @cindex recognizing insns
231 @cindex insns, recognizing
232
233 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
234 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
235 says how to construct an insn from specified operands.
236
237 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
238 template.  Matching involves determining the values that serve as the
239 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
240 controlled by special expression types that direct matching and
241 substitution of the operands.
242
243 @table @code
244 @findex match_operand
245 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
246 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
247 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
248 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
249 appears at this position in the insn will be taken as operand
250 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
251 pattern will not match at all.
252
253 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
254 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
255 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
256 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
257 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
258 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
259 other operand numbers.
260
261 @var{predicate} is a string that is the name of a C function that accepts two
262 arguments, an expression and a machine mode.  During matching, the
263 function will be called with the putative operand as the expression and
264 @var{m} as the mode argument (if @var{m} is not specified,
265 @code{VOIDmode} will be used, which normally causes @var{predicate} to accept
266 any mode).  If it returns zero, this instruction pattern fails to match.
267 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be done
268 on the operand, so anything which occurs in this position is valid.
269
270 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
271 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
272 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
273 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
274 @code{VOIDmode}.
275
276 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
277 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
278
279 People are often unclear on the difference between the constraint and the
280 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
281 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
282 controls various decisions in the case of an insn which does match.
283
284 @findex general_operand
285 On CISC machines, the most common @var{predicate} is
286 @code{"general_operand"}.  This function checks that the putative
287 operand is either a constant, a register or a memory reference, and that
288 it is valid for mode @var{m}.
289
290 @findex register_operand
291 For an operand that must be a register, @var{predicate} should be
292 @code{"register_operand"}.  Using @code{"general_operand"} would be
293 valid, since the reload pass would copy any non-register operands
294 through registers, but this would make GCC do extra work, it would
295 prevent invariant operands (such as constant) from being removed from
296 loops, and it would prevent the register allocator from doing the best
297 possible job.  On RISC machines, it is usually most efficient to allow
298 @var{predicate} to accept only objects that the constraints allow.
299
300 @findex immediate_operand
301 For an operand that must be a constant, you must be sure to either use
302 @code{"immediate_operand"} for @var{predicate}, or make the instruction
303 pattern's extra condition require a constant, or both.  You cannot
304 expect the constraints to do this work!  If the constraints allow only
305 constants, but the predicate allows something else, the compiler will
306 crash when that case arises.
307
308 @findex match_scratch
309 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
310 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
311 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
312 expression.
313
314 When matching patterns, this is equivalent to
315
316 @smallexample
317 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
318 @end smallexample
319
320 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
321 expression.
322
323 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
324 expressions whose operands are either a hard register or
325 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
326 necessary.  @xref{Side Effects}.
327
328 @findex match_dup
329 @item (match_dup @var{n})
330 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
331 It is used when the operand needs to appear more than once in the
332 insn.
333
334 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
335 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
336 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
337 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
338 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
339 identical-looking expression.
340
341 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
342 a particular register is being used for two operands (example:
343 @code{add} that adds one register to another; the second register is
344 both an input operand and the output operand).  Use a matching
345 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
346 operand is used in two places in the template, such as an instruction
347 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
348 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
349 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
350
351 @findex match_operator
352 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
353 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
354 code.
355
356 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
357 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
358 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
359
360 When matching an expression, it matches an expression if the function
361 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
362 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
363
364 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
365 follows, to match any expression whose operator is one of the
366 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
367
368 @smallexample
369 int
370 commutative_operator (x, mode)
371      rtx x;
372      enum machine_mode mode;
373 @{
374   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
375   if (GET_MODE (x) != mode)
376     return 0;
377   return (GET_RTX_CLASS (code) == 'c'
378           || code == EQ || code == NE);
379 @}
380 @end smallexample
381
382 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
383 of a commutative operator applied to two general operands:
384
385 @smallexample
386 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
387   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
388    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
389 @end smallexample
390
391 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
392 because the expressions to be matched all contain two operands.
393
394 When this pattern does match, the two operands of the commutative
395 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
396 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
397 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
398 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
399
400 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
401 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
402 predicate function, and that function is solely responsible for
403 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
404
405 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
406 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
407 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
408 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
409 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
410 only its expression code matters.
411
412 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
413 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
414 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
415 register allocation because the register allocator often looks at
416 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
417
418 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
419 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
420 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
421 However, if parts of its @var{operands} are matched by
422 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
423 their own.
424
425 @findex match_op_dup
426 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
427 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
428 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
429 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
430 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
431 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
432 recognition template, and it matches only an identical-looking
433 expression.
434
435 @findex match_parallel
436 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
437 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
438 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
439 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
440
441 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
442 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
443 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
444 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
445 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
446 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
447 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
448 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
449 those listed in the @code{match_parallel}.
450
451 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
452 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
453 in a @code{parallel}.  For example,
454
455 @smallexample
456 (define_insn ""
457   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
458      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
459            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
460       (use (reg:SI 179))
461       (clobber (reg:SI 179))])]
462   ""
463   "loadm 0,0,%1,%2")
464 @end smallexample
465
466 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
467 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
468 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
469 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
470 registers and memory locations.
471
472 An insn that matches this pattern might look like:
473
474 @smallexample
475 (parallel
476  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
477   (use (reg:SI 179))
478   (clobber (reg:SI 179))
479   (set (reg:SI 21)
480        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
481                         (const_int 4))))
482   (set (reg:SI 22)
483        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
484                         (const_int 8))))])
485 @end smallexample
486
487 @findex match_par_dup
488 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
489 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
490 @code{match_operator}.
491
492 @end table
493
494 @node Output Template
495 @section Output Templates and Operand Substitution
496 @cindex output templates
497 @cindex operand substitution
498
499 @cindex @samp{%} in template
500 @cindex percent sign
501 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
502 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
503 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
504 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
505 identify places where different variants of the assembler require
506 different syntax.
507
508 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
509 operand @var{n} at that point in the string.
510
511 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
512 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
513 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
514 additional letters with nonstandard meanings.
515
516 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
517 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
518 operand.
519
520 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
521 the constant is negated before printing.
522
523 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
524 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
525 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
526 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
527 as if it were a memory reference.
528
529 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
530 instruction.
531
532 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
533 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
534 referred to more than once in a single template that generates multiple
535 assembler instructions.
536
537 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
538 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
539 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
540 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
541 which punctuation characters are valid with the
542 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
543
544 @cindex \
545 @cindex backslash
546 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
547 for the instructions, with @samp{\;} between them.
548
549 @cindex matching operands
550 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
551 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
552 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
553 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
554 operand.
555
556 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
557 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
558 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
559 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
560 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
561 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
562 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
563 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
564 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
565 it to do nothing.
566
567 @cindex @code{#} in template
568 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
569 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
570 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
571 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
572 multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
573 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
574 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
575 instructions.
576
577 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
578 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
579 describe multiple variants of assembler language syntax.
580 @xref{Instruction Output}.
581
582 @node Output Statement
583 @section C Statements for Assembler Output
584 @cindex output statements
585 @cindex C statements for assembler output
586 @cindex generating assembler output
587
588 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
589 assembler code for all the cases that are recognized by a single
590 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
591 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
592 machine instructions.
593
594 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
595 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
596 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
597 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
598 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
599 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
600 might write this pattern:
601
602 @smallexample
603 (define_insn "addsi3"
604   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
605         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
606                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
607   ""
608   "@@
609    addr %2,%0
610    addm %2,%0")
611 @end smallexample
612
613 @cindex @code{*} in template
614 @cindex asterisk in template
615 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
616 output template but rather a piece of C program that should compute a
617 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
618 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
619 require doublequote characters to delimit them.  To include these
620 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
621
622 If the output control string is written as a brace block instead of a
623 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
624 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
625 doublequotes surrounding C string literals.
626
627 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
628 is @code{rtx []}.
629
630 It is very common to select different ways of generating assembler code
631 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
632 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
633 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
634 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
635 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
636 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
637 values of those bits.
638
639 @findex output_asm_insn
640 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
641 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
642 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
643 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
644 that you declare locally and initialize yourself.
645
646 @findex which_alternative
647 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
648 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
649 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
650 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
651 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
652 etc.).
653
654 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
655 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
656 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
657
658 @smallexample
659 (define_insn ""
660   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
661         (const_int 0))]
662   ""
663   @{
664   return (which_alternative == 0
665           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
666   @})
667 @end smallexample
668
669 The example above, where the assembler code to generate was
670 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
671 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
672
673 @smallexample
674 @group
675 (define_insn ""
676   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
677         (const_int 0))]
678   ""
679   "@@
680    clrreg %0
681    clrmem %0")
682 @end group
683 @end smallexample
684 @end ifset
685
686 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
687 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
688 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
689 @ifset INTERNALS
690 @node Constraints
691 @section Operand Constraints
692 @cindex operand constraints
693 @cindex constraints
694
695 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify a
696 constraint for the type of operands allowed.
697 @end ifset
698 @ifclear INTERNALS
699 @node Constraints
700 @section Constraints for @code{asm} Operands
701 @cindex operand constraints, @code{asm}
702 @cindex constraints, @code{asm}
703 @cindex @code{asm} constraints
704
705 Here are specific details on what constraint letters you can use with
706 @code{asm} operands.
707 @end ifclear
708 Constraints can say whether
709 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
710 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
711 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
712 have.  Constraints can also require two operands to match.
713
714 @ifset INTERNALS
715 @menu
716 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
717 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
718 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
719 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
720 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
721 @end menu
722 @end ifset
723
724 @ifclear INTERNALS
725 @menu
726 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
727 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
728 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
729 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
730 @end menu
731 @end ifclear
732
733 @node Simple Constraints
734 @subsection Simple Constraints
735 @cindex simple constraints
736
737 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
738 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
739 the letters that are allowed:
740
741 @table @asis
742 @item whitespace
743 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
744 except the first.  This enables each alternative for different operands to
745 be visually aligned in the machine description even if they have different
746 number of constraints and modifiers.
747
748 @cindex @samp{m} in constraint
749 @cindex memory references in constraints
750 @item @samp{m}
751 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
752 supports in general.
753
754 @cindex offsettable address
755 @cindex @samp{o} in constraint
756 @item @samp{o}
757 A memory operand is allowed, but only if the address is
758 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
759 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
760 may be added to the address and the result is also a valid memory
761 address.
762
763 @cindex autoincrement/decrement addressing
764 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
765 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
766 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
767 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
768 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
769 addresses may or may not be offsettable depending on the other
770 addressing modes that the machine supports.
771
772 Note that in an output operand which can be matched by another
773 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
774 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
775 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
776
777 @cindex @samp{V} in constraint
778 @item @samp{V}
779 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
780 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
781
782 @cindex @samp{<} in constraint
783 @item @samp{<}
784 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
785 postdecrement) is allowed.
786
787 @cindex @samp{>} in constraint
788 @item @samp{>}
789 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
790 postincrement) is allowed.
791
792 @cindex @samp{r} in constraint
793 @cindex registers in constraints
794 @item @samp{r}
795 A register operand is allowed provided that it is in a general
796 register.
797
798 @cindex constants in constraints
799 @cindex @samp{i} in constraint
800 @item @samp{i}
801 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
802 This includes symbolic constants whose values will be known only at
803 assembly time.
804
805 @cindex @samp{n} in constraint
806 @item @samp{n}
807 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
808 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
809 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
810 rather than @samp{i}.
811
812 @cindex @samp{I} in constraint
813 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
814 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
815 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
816 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
817 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
818 This is the range permitted as a shift count in the shift
819 instructions.
820
821 @cindex @samp{E} in constraint
822 @item @samp{E}
823 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
824 allowed, but only if the target floating point format is the same as
825 that of the host machine (on which the compiler is running).
826
827 @cindex @samp{F} in constraint
828 @item @samp{F}
829 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
830 @code{const_vector}) is allowed.
831
832 @cindex @samp{G} in constraint
833 @cindex @samp{H} in constraint
834 @item @samp{G}, @samp{H}
835 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
836 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
837
838 @cindex @samp{s} in constraint
839 @item @samp{s}
840 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
841 allowed.
842
843 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
844 value not known at compile time, it certainly must allow any known
845 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
846 better code to be generated.
847
848 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
849 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
850 and 127, better code results from loading the value into a register and
851 using the register.  This is because the load into the register can be
852 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
853 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
854 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
855 constraints.
856
857 @cindex @samp{g} in constraint
858 @item @samp{g}
859 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
860 registers that are not general registers.
861
862 @cindex @samp{X} in constraint
863 @item @samp{X}
864 @ifset INTERNALS
865 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
866 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
867 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
868 require a scratch register.
869 @end ifset
870 @ifclear INTERNALS
871 Any operand whatsoever is allowed.
872 @end ifclear
873
874 @cindex @samp{0} in constraint
875 @cindex digits in constraint
876 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
877 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
878 digit is used together with letters within the same alternative, the
879 digit should come last.
880
881 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
882 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
883 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
884 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
885 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
886 can use multiple alternatives instead.
887
888 @cindex matching constraint
889 @cindex constraint, matching
890 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
891 that the assembler has only a single operand that fills two roles
892 @ifset INTERNALS
893 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
894 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
895 @end ifset
896 @ifclear INTERNALS
897 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
898 two input operands and an output operand, but on most CISC
899 @end ifclear
900 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
901 input-output operand:
902
903 @smallexample
904 addl #35,r12
905 @end smallexample
906
907 Matching constraints are used in these circumstances.
908 More precisely, the two operands that match must include one input-only
909 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
910 smaller number than the number of the operand that uses it in the
911 constraint.
912
913 @ifset INTERNALS
914 For operands to match in a particular case usually means that they
915 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
916 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
917 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
918 For proper results in such cases, the output template should always
919 use the output-operand's number when printing the operand.
920 @end ifset
921
922 @cindex load address instruction
923 @cindex push address instruction
924 @cindex address constraints
925 @cindex @samp{p} in constraint
926 @item @samp{p}
927 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
928 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
929
930 @findex address_operand
931 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
932 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
933 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
934 reference for which the address would be valid.
935
936 @cindex other register constraints
937 @cindex extensible constraints
938 @item @var{other-letters}
939 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
940 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
941 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
942 for data, address and floating point registers.
943
944 @ifset INTERNALS
945 The machine description macro @code{REG_CLASS_FROM_LETTER} has first
946 cut at the otherwise unused letters.  If it evaluates to @code{NO_REGS},
947 then @code{EXTRA_CONSTRAINT} is evaluated.
948
949 A typical use for @code{EXTRA_CONSTRAINT} would be to distinguish certain
950 types of memory references that affect other insn operands.
951 @end ifset
952 @end table
953
954 @ifset INTERNALS
955 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
956 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
957 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
958 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
959 done by copying an operand into a register.
960
961 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
962
963 @smallexample
964 (define_insn ""
965   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
966         (plus:SI (match_dup 0)
967                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
968   ""
969   "@dots{}")
970 @end smallexample
971
972 @noindent
973 which has two operands, one of which must appear in two places, and
974
975 @smallexample
976 (define_insn ""
977   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
978         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
979                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
980   ""
981   "@dots{}")
982 @end smallexample
983
984 @noindent
985 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
986 identical.  If we are considering an insn of the form
987
988 @smallexample
989 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
990   (set (reg:SI 3)
991        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
992   @dots{})
993 @end smallexample
994
995 @noindent
996 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
997 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
998 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns.''
999 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1000 is something wrong with it.''  It would direct the reload pass of the
1001 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1002 results might look like this:
1003
1004 @smallexample
1005 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1006   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1007   @dots{})
1008
1009 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1010   (set (reg:SI 3)
1011        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1012   @dots{})
1013 @end smallexample
1014
1015 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1016 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1017 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1018 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1019 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1020 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1021 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1022 reloading any possible operand so that it will fit.
1023
1024 @itemize @bullet
1025 @item
1026 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1027 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1028
1029 For example, an operand whose constraints permit everything except
1030 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1031
1032 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1033 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1034 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1035 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1036 more selective.
1037
1038 @item
1039 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1040 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1041 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1042 compiler knows how to copy a register into another register of the
1043 proper class in order to make an instruction valid.
1044
1045 @cindex nonoffsettable memory reference
1046 @cindex memory reference, nonoffsettable
1047 @item
1048 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1049 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1050 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1051
1052 @item
1053 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1054 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1055 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1056 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1057
1058 @item
1059 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1060 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1061 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1062 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1063 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1064 objects allowed by the constraint.
1065 @end itemize
1066
1067 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1068 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1069 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1070 how to copy a register temporarily into memory.
1071
1072 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1073 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1074 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1075 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1076 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1077 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1078 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1079 @code{sign_extend}.
1080 @end ifset
1081
1082 @node Multi-Alternative
1083 @subsection Multiple Alternative Constraints
1084 @cindex multiple alternative constraints
1085
1086 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1087 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1088 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1089 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1090 another.
1091
1092 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1093 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1094 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1095 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1096 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1097 @ifset INTERNALS
1098 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1099
1100 @smallexample
1101 (define_insn "iorsi3"
1102   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1103         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1104                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1105   @dots{})
1106 @end smallexample
1107
1108 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1109 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1110 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1111 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1112 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1113 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1114 @end ifset
1115
1116 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1117 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1118 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1119 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1120 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1121 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1122 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1123
1124 @table @code
1125 @cindex @samp{?} in constraint
1126 @cindex question mark
1127 @item ?
1128 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1129 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1130 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1131 in it.
1132
1133 @cindex @samp{!} in constraint
1134 @cindex exclamation point
1135 @item !
1136 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1137 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1138 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1139 @end table
1140
1141 @ifset INTERNALS
1142 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1143 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1144 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1145 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1146 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1147 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1148 @end ifset
1149
1150 @ifset INTERNALS
1151 @node Class Preferences
1152 @subsection Register Class Preferences
1153 @cindex class preference constraints
1154 @cindex register class preference constraints
1155
1156 @cindex voting between constraint alternatives
1157 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1158 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1159 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1160 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1161 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1162 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1163 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1164 favor of a general register.  The machine description says which registers
1165 are considered general.
1166
1167 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1168 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1169 @end ifset
1170
1171 @node Modifiers
1172 @subsection Constraint Modifier Characters
1173 @cindex modifiers in constraints
1174 @cindex constraint modifier characters
1175
1176 @c prevent bad page break with this line
1177 Here are constraint modifier characters.
1178
1179 @table @samp
1180 @cindex @samp{=} in constraint
1181 @item =
1182 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1183 value is discarded and replaced by output data.
1184
1185 @cindex @samp{+} in constraint
1186 @item +
1187 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1188
1189 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1190 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1191 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1192 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1193 are assumed to be input only.
1194
1195 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1196 first character of the constraint string.
1197
1198 @cindex @samp{&} in constraint
1199 @cindex earlyclobber operand
1200 @item &
1201 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1202 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1203 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1204 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1205 address.
1206
1207 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1208 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1209 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1210 @samp{movdf} insn of the 68000.
1211
1212 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1213 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1214 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1215 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1216 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1217
1218 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1219
1220 @cindex @samp{%} in constraint
1221 @item %
1222 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1223 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1224 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1225 constraints.
1226 @ifset INTERNALS
1227 This is often used in patterns for addition instructions
1228 that really have only two operands: the result must go in one of the
1229 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1230 instruction is defined:
1231
1232 @smallexample
1233 (define_insn "addhi3"
1234   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1235      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1236               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1237   @dots{})
1238 @end smallexample
1239 @end ifset
1240 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1241 the compiler may fail.
1242
1243 @cindex @samp{#} in constraint
1244 @item #
1245 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1246 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1247 register preferences.
1248
1249 @cindex @samp{*} in constraint
1250 @item *
1251 Says that the following character should be ignored when choosing
1252 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1253 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1254
1255 @ifset INTERNALS
1256 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1257 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1258 copying it into an address register.  While either kind of register is
1259 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1260 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1261 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1262 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1263 register preferences.
1264
1265 @smallexample
1266 (define_insn "extendhisi2"
1267   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1268         (sign_extend:SI
1269          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1270   @dots{})
1271 @end smallexample
1272 @end ifset
1273 @end table
1274
1275 @node Machine Constraints
1276 @subsection Constraints for Particular Machines
1277 @cindex machine specific constraints
1278 @cindex constraints, machine specific
1279
1280 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1281 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1282 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1283 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1284 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1285 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1286 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1287 immediate-constant format.
1288
1289 For each machine architecture, the
1290 @file{config/@var{machine}/@var{machine}.h} file defines additional
1291 constraints.  These constraints are used by the compiler itself for
1292 instruction generation, as well as for @code{asm} statements; therefore,
1293 some of the constraints are not particularly interesting for @code{asm}.
1294 The constraints are defined through these macros:
1295
1296 @table @code
1297 @item REG_CLASS_FROM_LETTER
1298 Register class constraints (usually lowercase).
1299
1300 @item CONST_OK_FOR_LETTER_P
1301 Immediate constant constraints, for non-floating point constants of
1302 word size or smaller precision (usually uppercase).
1303
1304 @item CONST_DOUBLE_OK_FOR_LETTER_P
1305 Immediate constant constraints, for all floating point constants and for
1306 constants of greater than word size precision (usually uppercase).
1307
1308 @item EXTRA_CONSTRAINT
1309 Special cases of registers or memory.  This macro is not required, and
1310 is only defined for some machines.
1311 @end table
1312
1313 Inspecting these macro definitions in the compiler source for your
1314 machine is the best way to be certain you have the right constraints.
1315 However, here is a summary of the machine-dependent constraints
1316 available on some particular machines.
1317
1318 @table @emph
1319 @item ARM family---@file{arm.h}
1320 @table @code
1321 @item f
1322 Floating-point register
1323
1324 @item w
1325 VFP floating-point register
1326
1327 @item F
1328 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1329 or 10.0
1330
1331 @item G
1332 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1333 were negated
1334
1335 @item I
1336 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1337 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1338 multiple of 2
1339
1340 @item J
1341 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1342
1343 @item K
1344 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1345
1346 @item L
1347 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1348
1349 @item M
1350 Integer in the range 0 to 32
1351
1352 @item Q
1353 A memory reference where the exact address is in a single register
1354 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1355
1356 @item R
1357 An item in the constant pool
1358
1359 @item S
1360 A symbol in the text segment of the current file
1361 @end table
1362
1363 @item U
1364 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1365
1366 @item AVR family---@file{avr.h}
1367 @table @code
1368 @item l
1369 Registers from r0 to r15
1370
1371 @item a
1372 Registers from r16 to r23
1373
1374 @item d
1375 Registers from r16 to r31
1376
1377 @item w
1378 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1379
1380 @item e
1381 Pointer register (r26--r31)
1382
1383 @item b
1384 Base pointer register (r28--r31)
1385
1386 @item q
1387 Stack pointer register (SPH:SPL)
1388
1389 @item t
1390 Temporary register r0
1391
1392 @item x
1393 Register pair X (r27:r26)
1394
1395 @item y
1396 Register pair Y (r29:r28)
1397
1398 @item z
1399 Register pair Z (r31:r30)
1400
1401 @item I
1402 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1403
1404 @item J
1405 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1406
1407 @item K
1408 Constant integer 2
1409
1410 @item L
1411 Constant integer 0
1412
1413 @item M
1414 Constant that fits in 8 bits
1415
1416 @item N
1417 Constant integer @minus{}1
1418
1419 @item O
1420 Constant integer 8, 16, or 24
1421
1422 @item P
1423 Constant integer 1
1424
1425 @item G
1426 A floating point constant 0.0
1427 @end table
1428
1429 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{rs6000.h}
1430 @table @code
1431 @item b
1432 Address base register
1433
1434 @item f
1435 Floating point register
1436
1437 @item v
1438 Vector register
1439
1440 @item h
1441 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1442
1443 @item q
1444 @samp{MQ} register
1445
1446 @item c
1447 @samp{CTR} register
1448
1449 @item l
1450 @samp{LINK} register
1451
1452 @item x
1453 @samp{CR} register (condition register) number 0
1454
1455 @item y
1456 @samp{CR} register (condition register)
1457
1458 @item z
1459 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1460
1461 @item I
1462 Signed 16-bit constant
1463
1464 @item J
1465 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1466 @code{SImode} constants)
1467
1468 @item K
1469 Unsigned 16-bit constant
1470
1471 @item L
1472 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1473
1474 @item M
1475 Constant larger than 31
1476
1477 @item N
1478 Exact power of 2
1479
1480 @item O
1481 Zero
1482
1483 @item P
1484 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1485
1486 @item G
1487 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1488 instruction per word
1489
1490 @item Q
1491 Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
1492 for @code{asm} statements)
1493
1494 @item R
1495 AIX TOC entry
1496
1497 @item S
1498 Constant suitable as a 64-bit mask operand
1499
1500 @item T
1501 Constant suitable as a 32-bit mask operand
1502
1503 @item U
1504 System V Release 4 small data area reference
1505 @end table
1506
1507 @item Intel 386---@file{i386.h}
1508 @table @code
1509 @item q
1510 @samp{a}, @code{b}, @code{c}, or @code{d} register for the i386.
1511 For x86-64 it is equivalent to @samp{r} class. (for 8-bit instructions that
1512 do not use upper halves)
1513
1514 @item Q
1515 @samp{a}, @code{b}, @code{c}, or @code{d} register. (for 8-bit instructions,
1516 that do use upper halves)
1517
1518 @item R
1519 Legacy register---equivalent to @code{r} class in i386 mode.
1520 (for non-8-bit registers used together with 8-bit upper halves in a single
1521 instruction)
1522
1523 @item A
1524 Specifies the @samp{a} or @samp{d} registers.  This is primarily useful
1525 for 64-bit integer values (when in 32-bit mode) intended to be returned
1526 with the @samp{d} register holding the most significant bits and the
1527 @samp{a} register holding the least significant bits.
1528
1529 @item f
1530 Floating point register
1531
1532 @item t
1533 First (top of stack) floating point register
1534
1535 @item u
1536 Second floating point register
1537
1538 @item a
1539 @samp{a} register
1540
1541 @item b
1542 @samp{b} register
1543
1544 @item c
1545 @samp{c} register
1546
1547 @item C
1548 Specifies constant that can be easily constructed in SSE register without
1549 loading it from memory.
1550
1551 @item d
1552 @samp{d} register
1553
1554 @item D
1555 @samp{di} register
1556
1557 @item S
1558 @samp{si} register
1559
1560 @item x
1561 @samp{xmm} SSE register
1562
1563 @item y
1564 MMX register
1565
1566 @item I
1567 Constant in range 0 to 31 (for 32-bit shifts)
1568
1569 @item J
1570 Constant in range 0 to 63 (for 64-bit shifts)
1571
1572 @item K
1573 @samp{0xff}
1574
1575 @item L
1576 @samp{0xffff}
1577
1578 @item M
1579 0, 1, 2, or 3 (shifts for @code{lea} instruction)
1580
1581 @item N
1582 Constant in range 0 to 255 (for @code{out} instruction)
1583
1584 @item Z
1585 Constant in range 0 to @code{0xffffffff} or symbolic reference known to fit specified range.
1586 (for using immediates in zero extending 32-bit to 64-bit x86-64 instructions)
1587
1588 @item e
1589 Constant in range @minus{}2147483648 to 2147483647 or symbolic reference known to fit specified range.
1590 (for using immediates in 64-bit x86-64 instructions)
1591
1592 @item G
1593 Standard 80387 floating point constant
1594 @end table
1595
1596 @item Intel IA-64---@file{ia64.h}
1597 @table @code
1598 @item a
1599 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
1600
1601 @item b
1602 Branch register
1603
1604 @item c
1605 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
1606
1607 @item d
1608 Application register residing in M-unit
1609
1610 @item e
1611 Application register residing in I-unit
1612
1613 @item f
1614 Floating-point register
1615
1616 @item m
1617 Memory operand.
1618 Remember that @samp{m} allows postincrement and postdecrement which
1619 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
1620 Use @samp{S} to disallow postincrement and postdecrement.
1621
1622 @item G
1623 Floating-point constant 0.0 or 1.0
1624
1625 @item I
1626 14-bit signed integer constant
1627
1628 @item J
1629 22-bit signed integer constant
1630
1631 @item K
1632 8-bit signed integer constant for logical instructions
1633
1634 @item L
1635 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
1636
1637 @item M
1638 6-bit unsigned integer constant for shift counts
1639
1640 @item N
1641 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
1642
1643 @item O
1644 The constant zero
1645
1646 @item P
1647 0 or -1 for @code{dep} instruction
1648
1649 @item Q
1650 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
1651
1652 @item R
1653 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
1654
1655 @item S
1656 Memory operand except postincrement and postdecrement
1657 @end table
1658
1659 @item FRV---@file{frv.h}
1660 @table @code
1661 @item a
1662 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
1663
1664 @item b
1665 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
1666
1667 @item c
1668 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
1669 @code{icc0} to @code{icc3}).
1670
1671 @item d
1672 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
1673
1674 @item e
1675 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
1676 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
1677 mode larger than 4 bytes.
1678
1679 @item f
1680 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
1681
1682 @item h
1683 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
1684 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
1685 mode larger than 4 bytes.
1686
1687 @item l
1688 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
1689
1690 @item q
1691 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
1692 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
1693 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
1694
1695 @item t
1696 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
1697
1698 @item u
1699 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
1700
1701 @item v
1702 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
1703
1704 @item w
1705 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
1706
1707 @item x
1708 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
1709 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
1710 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
1711
1712 @item z
1713 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
1714
1715 @item A
1716 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
1717
1718 @item B
1719 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
1720
1721 @item C
1722 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
1723
1724 @item G
1725 Floating point constant zero
1726
1727 @item I
1728 6-bit signed integer constant
1729
1730 @item J
1731 10-bit signed integer constant
1732
1733 @item L
1734 16-bit signed integer constant
1735
1736 @item M
1737 16-bit unsigned integer constant
1738
1739 @item N
1740 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
1741 range of @minus{}2048 to @minus{}1
1742
1743 @item O
1744 Constant zero
1745
1746 @item P
1747 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
1748 range of 1 to 2047.
1749
1750 @end table
1751
1752 @item IP2K---@file{ip2k.h}
1753 @table @code
1754 @item a
1755 @samp{DP} or @samp{IP} registers (general address)
1756
1757 @item f
1758 @samp{IP} register
1759
1760 @item j
1761 @samp{IPL} register
1762
1763 @item k
1764 @samp{IPH} register
1765
1766 @item b
1767 @samp{DP} register
1768
1769 @item y
1770 @samp{DPH} register
1771
1772 @item z
1773 @samp{DPL} register
1774
1775 @item q
1776 @samp{SP} register
1777
1778 @item c
1779 @samp{DP} or @samp{SP} registers (offsettable address)
1780
1781 @item d
1782 Non-pointer registers (not @samp{SP}, @samp{DP}, @samp{IP})
1783
1784 @item u
1785 Non-SP registers (everything except @samp{SP})
1786
1787 @item R
1788 Indirect through @samp{IP} - Avoid this except for @code{QImode}, since we
1789 can't access extra bytes
1790
1791 @item S
1792 Indirect through @samp{SP} or @samp{DP} with short displacement (0..127)
1793
1794 @item T
1795 Data-section immediate value
1796
1797 @item I
1798 Integers from @minus{}255 to @minus{}1
1799
1800 @item J
1801 Integers from 0 to 7---valid bit number in a register
1802
1803 @item K
1804 Integers from 0 to 127---valid displacement for addressing mode
1805
1806 @item L
1807 Integers from 1 to 127
1808
1809 @item M
1810 Integer @minus{}1
1811
1812 @item N
1813 Integer 1
1814
1815 @item O
1816 Zero
1817
1818 @item P
1819 Integers from 0 to 255
1820 @end table
1821
1822 @item MIPS---@file{mips.h}
1823 @table @code
1824 @item d
1825 General-purpose integer register
1826
1827 @item f
1828 Floating-point register (if available)
1829
1830 @item h
1831 @samp{Hi} register
1832
1833 @item l
1834 @samp{Lo} register
1835
1836 @item x
1837 @samp{Hi} or @samp{Lo} register
1838
1839 @item y
1840 General-purpose integer register
1841
1842 @item z
1843 Floating-point status register
1844
1845 @item I
1846 Signed 16-bit constant (for arithmetic instructions)
1847
1848 @item J
1849 Zero
1850
1851 @item K
1852 Zero-extended 16-bit constant (for logic instructions)
1853
1854 @item L
1855 Constant with low 16 bits zero (can be loaded with @code{lui})
1856
1857 @item M
1858 32-bit constant which requires two instructions to load (a constant
1859 which is not @samp{I}, @samp{K}, or @samp{L})
1860
1861 @item N
1862 Negative 16-bit constant
1863
1864 @item O
1865 Exact power of two
1866
1867 @item P
1868 Positive 16-bit constant
1869
1870 @item G
1871 Floating point zero
1872
1873 @item Q
1874 Memory reference that can be loaded with more than one instruction
1875 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1876
1877 @item R
1878 Memory reference that can be loaded with one instruction
1879 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1880
1881 @item S
1882 Memory reference in external OSF/rose PIC format
1883 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1884 @end table
1885
1886 @item Motorola 680x0---@file{m68k.h}
1887 @table @code
1888 @item a
1889 Address register
1890
1891 @item d
1892 Data register
1893
1894 @item f
1895 68881 floating-point register, if available
1896
1897 @item I
1898 Integer in the range 1 to 8
1899
1900 @item J
1901 16-bit signed number
1902
1903 @item K
1904 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
1905
1906 @item L
1907 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
1908
1909 @item M
1910 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
1911
1912 @item G
1913 Floating point constant that is not a 68881 constant
1914 @end table
1915
1916 @item Motorola 68HC11 & 68HC12 families---@file{m68hc11.h}
1917 @table @code
1918 @item a
1919 Register 'a'
1920
1921 @item b
1922 Register 'b'
1923
1924 @item d
1925 Register 'd'
1926
1927 @item q
1928 An 8-bit register
1929
1930 @item t
1931 Temporary soft register _.tmp
1932
1933 @item u
1934 A soft register _.d1 to _.d31
1935
1936 @item w
1937 Stack pointer register
1938
1939 @item x
1940 Register 'x'
1941
1942 @item y
1943 Register 'y'
1944
1945 @item z
1946 Pseudo register 'z' (replaced by 'x' or 'y' at the end)
1947
1948 @item A
1949 An address register: x, y or z
1950
1951 @item B
1952 An address register: x or y
1953
1954 @item D
1955 Register pair (x:d) to form a 32-bit value
1956
1957 @item L
1958 Constants in the range @minus{}65536 to 65535
1959
1960 @item M
1961 Constants whose 16-bit low part is zero
1962
1963 @item N
1964 Constant integer 1 or @minus{}1
1965
1966 @item O
1967 Constant integer 16
1968
1969 @item P
1970 Constants in the range @minus{}8 to 2
1971
1972 @end table
1973
1974 @need 1000
1975 @item SPARC---@file{sparc.h}
1976 @table @code
1977 @item f
1978 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
1979 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
1980
1981 @item e
1982 Floating-point register. It is equivalent to @samp{f} on the
1983 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
1984 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
1985
1986 @item c
1987 Floating-point condition code register.
1988
1989 @item d
1990 Lower floating-point register. It is only valid on the SPARC-V9
1991 architecture when the Visual Instruction Set is available.
1992
1993 @item b
1994 Floating-point register. It is only valid on the SPARC-V9 architecture
1995 when the Visual Instruction Set is available.
1996
1997 @item h
1998 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
1999
2000 @item I
2001 Signed 13-bit constant
2002
2003 @item J
2004 Zero
2005
2006 @item K
2007 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2008 loaded with the @code{sethi} instruction)
2009
2010 @item L
2011 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2012
2013 @item M
2014 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2015
2016 @item N
2017 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2018 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2019 modes wider than @code{SImode}
2020
2021 @item O
2022 The constant 4096
2023
2024 @item G
2025 Floating-point zero
2026
2027 @item H
2028 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2029
2030 @item Q
2031 Floating-point constant whose integral representation can
2032 be moved into an integer register using a single sethi
2033 instruction
2034
2035 @item R
2036 Floating-point constant whose integral representation can
2037 be moved into an integer register using a single mov
2038 instruction
2039
2040 @item S
2041 Floating-point constant whose integral representation can
2042 be moved into an integer register using a high/lo_sum
2043 instruction sequence
2044
2045 @item T
2046 Memory address aligned to an 8-byte boundary
2047
2048 @item U
2049 Even register
2050
2051 @item W
2052 Memory address for @samp{e} constraint registers.
2053
2054 @end table
2055
2056 @item TMS320C3x/C4x---@file{c4x.h}
2057 @table @code
2058 @item a
2059 Auxiliary (address) register (ar0-ar7)
2060
2061 @item b
2062 Stack pointer register (sp)
2063
2064 @item c
2065 Standard (32-bit) precision integer register
2066
2067 @item f
2068 Extended (40-bit) precision register (r0-r11)
2069
2070 @item k
2071 Block count register (bk)
2072
2073 @item q
2074 Extended (40-bit) precision low register (r0-r7)
2075
2076 @item t
2077 Extended (40-bit) precision register (r0-r1)
2078
2079 @item u
2080 Extended (40-bit) precision register (r2-r3)
2081
2082 @item v
2083 Repeat count register (rc)
2084
2085 @item x
2086 Index register (ir0-ir1)
2087
2088 @item y
2089 Status (condition code) register (st)
2090
2091 @item z
2092 Data page register (dp)
2093
2094 @item G
2095 Floating-point zero
2096
2097 @item H
2098 Immediate 16-bit floating-point constant
2099
2100 @item I
2101 Signed 16-bit constant
2102
2103 @item J
2104 Signed 8-bit constant
2105
2106 @item K
2107 Signed 5-bit constant
2108
2109 @item L
2110 Unsigned 16-bit constant
2111
2112 @item M
2113 Unsigned 8-bit constant
2114
2115 @item N
2116 Ones complement of unsigned 16-bit constant
2117
2118 @item O
2119 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero)
2120
2121 @item Q
2122 Indirect memory reference with signed 8-bit or index register displacement
2123
2124 @item R
2125 Indirect memory reference with unsigned 5-bit displacement
2126
2127 @item S
2128 Indirect memory reference with 1 bit or index register displacement
2129
2130 @item T
2131 Direct memory reference
2132
2133 @item U
2134 Symbolic address
2135
2136 @end table
2137
2138 @item S/390 and zSeries---@file{s390.h}
2139 @table @code
2140 @item a
2141 Address register (general purpose register except r0)
2142
2143 @item d
2144 Data register (arbitrary general purpose register)
2145
2146 @item f
2147 Floating-point register
2148
2149 @item I
2150 Unsigned 8-bit constant (0--255)
2151
2152 @item J
2153 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
2154
2155 @item K
2156 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
2157
2158 @item L
2159 Value appropriate as displacement.
2160 @table @code
2161        @item (0..4095)
2162        for short displacement
2163        @item (-524288..524287)
2164        for long displacement
2165 @end table
2166
2167 @item M
2168 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
2169
2170 @item N
2171 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
2172 @table @code
2173          @item 0..9:
2174          number of the part counting from most to least significant
2175          @item H,Q:
2176          mode of the part
2177          @item D,S,H:
2178          mode of the containing operand
2179          @item 0,F:
2180          value of the other parts (F - all bits set)
2181 @end table
2182 The constraint matches if the specified part of a constant
2183 has a value different from it's other parts.
2184
2185 @item Q
2186 Memory reference without index register and with short displacement.
2187
2188 @item R
2189 Memory reference with index register and short displacement.
2190
2191 @item S
2192 Memory reference without index register but with long displacement.
2193
2194 @item T
2195 Memory reference with index register and long displacement.
2196
2197 @item U
2198 Pointer with short displacement.
2199
2200 @item W
2201 Pointer with long displacement.
2202
2203 @item Y
2204 Shift count operand.
2205
2206 @end table
2207
2208 @item Xstormy16---@file{stormy16.h}
2209 @table @code
2210 @item a
2211 Register r0.
2212
2213 @item b
2214 Register r1.
2215
2216 @item c
2217 Register r2.
2218
2219 @item d
2220 Register r8.
2221
2222 @item e
2223 Registers r0 through r7.
2224
2225 @item t
2226 Registers r0 and r1.
2227
2228 @item y
2229 The carry register.
2230
2231 @item z
2232 Registers r8 and r9.
2233
2234 @item I
2235 A constant between 0 and 3 inclusive.
2236
2237 @item J
2238 A constant that has exactly one bit set.
2239
2240 @item K
2241 A constant that has exactly one bit clear.
2242
2243 @item L
2244 A constant between 0 and 255 inclusive.
2245
2246 @item M
2247 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
2248
2249 @item N
2250 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
2251
2252 @item O
2253 A constant between 1 and 4 inclusive.
2254
2255 @item P
2256 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
2257
2258 @item Q
2259 A memory reference that is a stack push.
2260
2261 @item R
2262 A memory reference that is a stack pop.
2263
2264 @item S
2265 A memory reference that refers to a constant address of known value.
2266
2267 @item T
2268 The register indicated by Rx (not implemented yet).
2269
2270 @item U
2271 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
2272
2273 @item Z
2274 The constant 0.
2275
2276 @end table
2277
2278 @item Xtensa---@file{xtensa.h}
2279 @table @code
2280 @item a
2281 General-purpose 32-bit register
2282
2283 @item b
2284 One-bit boolean register
2285
2286 @item A
2287 MAC16 40-bit accumulator register
2288
2289 @item I
2290 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
2291
2292 @item J
2293 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
2294
2295 @item K
2296 Integer constant valid for BccI instructions
2297
2298 @item L
2299 Unsigned constant valid for BccUI instructions
2300
2301 @end table
2302
2303 @end table
2304
2305 @ifset INTERNALS
2306 @node Standard Names
2307 @section Standard Pattern Names For Generation
2308 @cindex standard pattern names
2309 @cindex pattern names
2310 @cindex names, pattern
2311
2312 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
2313 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
2314 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
2315 pattern to accomplish a certain task.
2316
2317 @table @asis
2318 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
2319 @item @samp{mov@var{m}}
2320 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
2321 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
2322 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
2323
2324 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
2325 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
2326 to store the specified value in the part of the register that corresponds
2327 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
2328 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
2329 outside the target word are left unchanged.
2330
2331 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
2332 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
2333 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
2334 If there are patterns accepting operands in larger modes,
2335 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
2336
2337 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
2338 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
2339 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
2340 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
2341 into a register.
2342
2343 @findex force_reg
2344 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
2345 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
2346 registers other than the operands.  For example, if you support the
2347 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
2348 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
2349 function which might generate new pseudo registers.
2350
2351 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
2352 fetching those modes from memory normally requires several insns and
2353 some temporary registers.
2354
2355 @findex change_address
2356 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
2357 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
2358 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
2359 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
2360 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
2361 an address into a valid address and no routine (such as
2362 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
2363 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
2364
2365 @findex reload_in_progress
2366 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
2367 declared if required) can be used to determine whether such special
2368 handling is required.
2369
2370 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
2371 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
2372 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
2373 machines explicit memory references will get optional reloads.
2374
2375 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
2376 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
2377
2378 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
2379 you must define @code{SECONDARY_INPUT_RELOAD_CLASS} and/or
2380 @code{SECONDARY_OUTPUT_RELOAD_CLASS} to detect them, and provide
2381 patterns @samp{reload_in@var{m}} or @samp{reload_out@var{m}} to handle
2382 them.  @xref{Register Classes}.
2383
2384 @findex no_new_pseudos
2385 The global variable @code{no_new_pseudos} can be used to determine if it
2386 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
2387 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
2388
2389 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
2390 register to any other hard register provided that
2391 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
2392 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
2393
2394 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
2395 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
2396 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
2397 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
2398 point members.
2399
2400 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
2401 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
2402 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
2403 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
2404 floating point registers, then the constraints of the fixed point
2405 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
2406 reload into a floating point register.
2407
2408 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
2409 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
2410 @item @samp{reload_in@var{m}}
2411 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
2412 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
2413 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
2414 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
2415 macro in @pxref{Register Classes}.
2416
2417 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
2418 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
2419 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
2420 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
2421 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
2422 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
2423 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
2424 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
2425 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
2426 for these patterns.
2427
2428 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
2429 @item @samp{movstrict@var{m}}
2430 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
2431 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
2432 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
2433 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
2434
2435 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
2436 @item @samp{load_multiple}
2437 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
2438 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
2439 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
2440 number of consecutive registers.
2441
2442 Define this only if the target machine really has such an instruction;
2443 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
2444 registers from memory is to do them one at a time.
2445
2446 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
2447 registers can be stored into memory, such as particular starting or
2448 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
2449 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
2450 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
2451
2452 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
2453 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
2454 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
2455 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
2456 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
2457
2458 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
2459 @item @samp{store_multiple}
2460 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
2461 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
2462 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
2463 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
2464
2465 @cindex @code{push@var{m}} instruction pattern
2466 @item @samp{push@var{m}}
2467 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
2468 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
2469 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
2470 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
2471 method is deprecated.
2472
2473 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
2474 @item @samp{add@var{m}3}
2475 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
2476 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
2477 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
2478
2479 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
2480 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
2481 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
2482 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
2483 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
2484 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
2485 @cindex @code{smin@var{m}3} instruction pattern
2486 @cindex @code{smax@var{m}3} instruction pattern
2487 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
2488 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
2489 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
2490 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
2491 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
2492 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
2493 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}, @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
2494 @itemx @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}, @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
2495 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
2496 Similar, for other arithmetic operations.
2497 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
2498 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
2499 @itemx @samp{min@var{m}3}, @samp{max@var{m}3}
2500 Floating point min and max operations.  If both operands are zeros,
2501 or if either operand is NaN, then it is unspecified which of the two
2502 operands is returned as the result.
2503
2504
2505 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
2506 @item @samp{mulhisi3}
2507 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
2508 a @code{SImode} product in operand 0.
2509
2510 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
2511 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
2512 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
2513 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
2514
2515 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
2516 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
2517 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
2518 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
2519 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
2520 multiplication.
2521
2522 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
2523 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
2524 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
2525 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
2526 The least significant half of the product is discarded.
2527
2528 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
2529 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
2530 Similar, but the multiplication is unsigned.
2531
2532 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
2533 @item @samp{divmod@var{m}4}
2534 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
2535 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
2536 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
2537
2538 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
2539 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
2540 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
2541 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
2542 and remainder are computed.
2543
2544 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
2545 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
2546 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
2547 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
2548 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
2549
2550 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
2551 @item @samp{udivmod@var{m}4}
2552 Similar, but does unsigned division.
2553
2554 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
2555 @item @samp{ashl@var{m}3}
2556 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
2557 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
2558 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
2559 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
2560 mode before generating the instruction.
2561
2562 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
2563 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
2564 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
2565 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
2566 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
2567 Other shift and rotate instructions, analogous to the
2568 @code{ashl@var{m}3} instructions.
2569
2570 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
2571 @item @samp{neg@var{m}2}
2572 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
2573
2574 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
2575 @item @samp{abs@var{m}2}
2576 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
2577
2578 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
2579 @item @samp{sqrt@var{m}2}
2580 Store the square root of operand 1 into operand 0.
2581
2582 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
2583 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
2584 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2585 type @code{float}.
2586
2587 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
2588 @item @samp{cos@var{m}2}
2589 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
2590
2591 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
2592 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
2593 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2594 type @code{float}.
2595
2596 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
2597 @item @samp{sin@var{m}2}
2598 Store the sine of operand 1 into operand 0.
2599
2600 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
2601 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
2602 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2603 type @code{float}.
2604
2605 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
2606 @item @samp{exp@var{m}2}
2607 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
2608
2609 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
2610 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
2611 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2612 type @code{float}.
2613
2614 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
2615 @item @samp{log@var{m}2}
2616 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
2617
2618 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
2619 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
2620 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2621 type @code{float}.
2622
2623 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
2624 @item @samp{pow@var{m}3}
2625 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
2626 into operand 0.
2627
2628 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
2629 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
2630 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2631 type @code{float}.
2632
2633 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
2634 @item @samp{atan2@var{m}3}
2635 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
2636 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
2637 determine the quadrant of the result.
2638
2639 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
2640 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
2641 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2642 type @code{float}.
2643
2644 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
2645 @item @samp{floor@var{m}2}
2646 Store the largest integral value not greater than argument.
2647
2648 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
2649 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
2650 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2651 type @code{float}.
2652
2653 @cindex @code{trunc@var{m}2} instruction pattern
2654 @item @samp{trunc@var{m}2}
2655 Store the argument rounded to integer towards zero.
2656
2657 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
2658 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
2659 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2660 type @code{float}.
2661
2662 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
2663 @item @samp{round@var{m}2}
2664 Store the argument rounded to integer away from zero.
2665
2666 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
2667 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
2668 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2669 type @code{float}.
2670
2671 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
2672 @item @samp{ceil@var{m}2}
2673 Store the argument rounded to integer away from zero.
2674
2675 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
2676 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
2677 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2678 type @code{float}.
2679
2680 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
2681 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
2682 Store the argument rounded according to the default rounding mode
2683
2684 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
2685 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
2686 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2687 type @code{float}.
2688
2689 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
2690 @item @samp{ffs@var{m}2}
2691 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
2692 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
2693 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
2694 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
2695 generating the instruction.
2696
2697 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
2698 corresponds to the C data type @code{int}.
2699
2700 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
2701 @item @samp{clz@var{m}2}
2702 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
2703 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
2704 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
2705 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
2706 operand to that mode before generating the instruction.
2707
2708 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
2709 @item @samp{ctz@var{m}2}
2710 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
2711 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
2712 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
2713 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
2714 operand to that mode before generating the instruction.
2715
2716 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
2717 @item @samp{popcount@var{m}2}
2718 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
2719 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
2720 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
2721 generating the instruction.
2722
2723 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
2724 @item @samp{parity@var{m}2}
2725 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.@:e. the number of 1-bits
2726 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
2727 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
2728 the operand to that mode before generating the instruction.
2729
2730 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
2731 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
2732 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
2733
2734 @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
2735 @item @samp{cmp@var{m}}
2736 Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
2737 The RTL pattern should look like this:
2738
2739 @smallexample
2740 (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
2741                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
2742 @end smallexample
2743
2744 @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
2745 @item @samp{tst@var{m}}
2746 Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
2747 The RTL pattern should look like this:
2748
2749 @smallexample
2750 (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
2751 @end smallexample
2752
2753 @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
2754 not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
2755 would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
2756 The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
2757
2758 @cindex @code{movstr@var{m}} instruction pattern
2759 @item @samp{movstr@var{m}}
2760 Block move instruction.  The addresses of the destination and source
2761 strings are the first two operands, and both are in mode @code{Pmode}.
2762
2763 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
2764 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
2765 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
2766 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
2767 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
2768 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
2769 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
2770
2771 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
2772 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
2773 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
2774 it may provide the value 4 for this operand.
2775
2776 Descriptions of multiple @code{movstr@var{m}} patterns can only be
2777 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
2778 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
2779 in @code{movstr@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
2780 individually moved data units in the block.
2781
2782 These patterns need not give special consideration to the possibility
2783 that the source and destination strings might overlap.
2784
2785 @cindex @code{clrstr@var{m}} instruction pattern
2786 @item @samp{clrstr@var{m}}
2787 Block clear instruction.  The addresses of the destination string is the
2788 first operand, in mode @code{Pmode}.  The number of bytes to clear is
2789 the second operand, in mode @var{m}.  See @samp{movstr@var{m}} for
2790 a discussion of the choice of mode.
2791
2792 The third operand is the known alignment of the destination, in the form
2793 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
2794 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
2795 operand.
2796
2797 The use for multiple @code{clrstr@var{m}} is as for @code{movstr@var{m}}.
2798
2799 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
2800 @item @samp{cmpstr@var{m}}
2801 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
2802 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
2803 of @samp{movstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
2804 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
2805 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
2806 at a time since either string may end in the first byte and reading past
2807 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
2808 effect of the instruction is to store a value in operand 0 whose sign
2809 indicates the result of the comparison.
2810
2811 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
2812 @item @samp{cmpmem@var{m}}
2813 Block compare instruction, with five operands like the operands
2814 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
2815 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
2816 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
2817 any bytes in the two memory blocks.  The effect of the instruction is
2818 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
2819 comparison.
2820
2821 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
2822 @item @samp{strlen@var{m}}
2823 Compute the length of a string, with three operands.
2824 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
2825 a @code{mem} referring to the first character of the string,
2826 operand 2 is the character to search for (normally zero),
2827 and operand 3 is a constant describing the known alignment
2828 of the beginning of the string.
2829
2830 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
2831 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
2832 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
2833 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
2834 @var{n}).
2835
2836 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
2837 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
2838 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
2839 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
2840 @var{n}).
2841
2842 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
2843 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
2844 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
2845 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
2846 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
2847 the value of operand 1 is an integer.
2848
2849 If the machine description defines this pattern, it also needs to
2850 define the @code{ftrunc} pattern.
2851
2852 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
2853 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
2854 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
2855 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
2856 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
2857 value of operand 1 is an integer.
2858
2859 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
2860 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
2861 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
2862 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
2863 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
2864
2865 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
2866 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
2867 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
2868 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
2869
2870 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
2871 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
2872 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
2873 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
2874
2875 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
2876 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
2877 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2878 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2879 point or both floating point.
2880
2881 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
2882 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
2883 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2884 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2885 point or both floating point.
2886
2887 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
2888 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
2889 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2890 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2891 point.
2892
2893 @cindex @code{extv} instruction pattern
2894 @item @samp{extv}
2895 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
2896 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
2897 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
2898 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
2899 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
2900 be valid for @code{word_mode}.
2901
2902 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
2903 for operands 2 and 3.
2904
2905 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
2906 before it is stored in operand 0.
2907
2908 @cindex @code{extzv} instruction pattern
2909 @item @samp{extzv}
2910 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
2911
2912 @cindex @code{insv} instruction pattern
2913 @item @samp{insv}
2914 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
2915 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
2916 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
2917 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
2918 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
2919
2920 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
2921 for operands 1 and 2.
2922
2923 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
2924 @item @samp{mov@var{mode}cc}
2925 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
2926 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
2927 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
2928
2929 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
2930 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
2931 conditionally move an integer value based on the floating point condition
2932 codes and vice versa.
2933
2934 If the machine does not have conditional move instructions, do not
2935 define these patterns.
2936
2937 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
2938 @item @samp{add@var{mode}cc}
2939 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
2940 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
2941 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
2942 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
2943
2944 @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
2945 @item @samp{s@var{cond}}
2946 Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
2947 Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
2948 @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
2949 as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
2950
2951 You specify the mode that the operand must have when you write the
2952 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
2953 which mode you have used and supplies an operand of that mode.
2954
2955 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
2956 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
2957 you should omit it from the machine description.  You describe to the
2958 compiler exactly which value is stored by defining the macro
2959 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
2960 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
2961 should omit those operations from the machine description.
2962
2963 These operations may fail, but should do so only in relatively
2964 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
2965 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
2966
2967 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
2968 that copies the constant one to the target and branches around an
2969 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
2970 the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
2971 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
2972 @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
2973 the machine description.
2974
2975 @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
2976 @item @samp{b@var{cond}}
2977 Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
2978 refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
2979 condition @var{cond}.
2980
2981 Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
2982 instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
2983 case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
2984 simply store the operands away and generate all the required insns in a
2985 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
2986 branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
2987 immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
2988 pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
2989
2990 Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
2991 where the mode used for the comparison depends on the condition being
2992 tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}.
2993
2994 The above discussion also applies to the @samp{mov@var{mode}cc} and
2995 @samp{s@var{cond}} patterns.
2996
2997 @cindex @code{jump} instruction pattern
2998 @item @samp{jump}
2999 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
3000 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
3001 on all machines.
3002
3003 @cindex @code{call} instruction pattern
3004 @item @samp{call}
3005 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
3006 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
3007 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
3008 operands.
3009
3010 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
3011 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
3012 to put this information into the assembler code; they can put it in
3013 the RTL instead of operand 1.
3014
3015 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
3016 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
3017 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
3018 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
3019 instruction, the pattern for this operation should be a
3020 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
3021 address into a register and uses that register in the call instruction.
3022
3023 @cindex @code{call_value} instruction pattern
3024 @item @samp{call_value}
3025 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
3026 register in which the value is returned.  There are three more
3027 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
3028 instruction (but with numbers increased by one).
3029
3030 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
3031 insn.
3032
3033 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
3034 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
3035 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
3036 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
3037 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
3038 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
3039 adjustment made to the frame pointer.
3040
3041 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
3042 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
3043 can be eliminated, if desired.
3044
3045 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
3046 @item @samp{untyped_call}
3047 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
3048 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
3049 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
3050 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
3051 the saving of a function return value into the result block.
3052
3053 This instruction pattern should be defined to support
3054 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
3055 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
3056 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
3057 multiple registers that can hold a return value
3058 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
3059
3060 @cindex @code{return} instruction pattern
3061 @item @samp{return}
3062 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
3063 defined only if a single instruction can do all the work of returning
3064 from a function.
3065
3066 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
3067 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
3068 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
3069 some class of functions only requires one instruction to implement a
3070 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
3071 to save any registers or allocate stack space.
3072
3073 @findex reload_completed
3074 @findex leaf_function_p
3075 For such machines, the condition specified in this pattern should only
3076 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
3077 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
3078 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
3079 a register window push is required.
3080
3081 Machines that have conditional return instructions should define patterns
3082 such as
3083
3084 @smallexample
3085 (define_insn ""
3086   [(set (pc)
3087         (if_then_else (match_operator
3088                          0 "comparison_operator"
3089                          [(cc0) (const_int 0)])
3090                       (return)
3091                       (pc)))]
3092   "@var{condition}"
3093   "@dots{}")
3094 @end smallexample
3095
3096 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
3097 named @samp{return} pattern.
3098
3099 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
3100 @item @samp{untyped_return}
3101 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
3102 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
3103 instructions are needed to return a value of any type.
3104
3105 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
3106 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
3107 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
3108 the restoring of a function return value from the result block.
3109
3110 @cindex @code{nop} instruction pattern
3111 @item @samp{nop}
3112 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
3113 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
3114 RTL pattern.
3115
3116 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
3117 @item @samp{indirect_jump}
3118 An instruction to jump to an address which is operand zero.
3119 This pattern name is mandatory on all machines.
3120
3121 @cindex @code{casesi} instruction pattern
3122 @item @samp{casesi}
3123 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
3124 This instruction takes five operands:
3125
3126 @enumerate
3127 @item
3128 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
3129
3130 @item
3131 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
3132
3133 @item
3134 The total range of indices in the table---the largest index
3135 minus the smallest one (both inclusive).
3136
3137 @item
3138 A label that precedes the table itself.
3139
3140 @item
3141 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
3142 (If the machine-description macro @code{CASE_DROPS_THROUGH} is defined,
3143 then an out-of-bounds index drops through to the code following
3144 the jump table instead of jumping to this label.  In that case,
3145 this label is not actually used by the @samp{casesi} instruction,
3146 but it is always provided as an operand.)
3147 @end enumerate
3148
3149 The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
3150 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
3151 difference between the upper bound and the lower bound.
3152
3153 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
3154 @item @samp{tablejump}
3155 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
3156 capability which can be used to implement a dispatch table when there
3157 is no @samp{casesi} pattern.
3158
3159 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
3160 which should immediately precede the jump table.  If the macro
3161 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
3162 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
3163 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
3164 mode @code{Pmode}.
3165
3166 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
3167 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
3168 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
3169 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
3170
3171
3172 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
3173 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
3174 Conditional branch instruction that decrements a register and
3175 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
3176 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
3177 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
3178
3179 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
3180 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
3181 reduction is enabled.
3182
3183 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
3184 @item @samp{doloop_end}
3185 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
3186 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
3187 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
3188 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
3189 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
3190 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
3191 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
3192 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
3193 @xref{Looping Patterns}.
3194
3195 This optional instruction pattern should be defined for machines with
3196 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
3197 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
3198 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3199 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
3200 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
3201 too large for this instruction, make it fail.
3202
3203 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
3204 @item @samp{doloop_begin}
3205 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
3206 need to perform some initialization, such as loading special registers
3207 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
3208 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
3209 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
3210
3211
3212 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
3213 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
3214 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
3215 into operand 0.
3216
3217 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
3218 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
3219 and also has mode @code{Pmode}.
3220
3221 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
3222 the address of the function which would be called if the function
3223 pointer were used in an indirect call.
3224
3225 Only define this pattern if function pointers on the target machine
3226 can have different values but still call the same function when
3227 used in an indirect call.
3228
3229 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
3230 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
3231 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
3232 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
3233 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
3234 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
3235 @item @samp{save_stack_block}
3236 @itemx @samp{save_stack_function}
3237 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
3238 @itemx @samp{restore_stack_block}
3239 @itemx @samp{restore_stack_function}
3240 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
3241 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
3242 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
3243 such machines.
3244
3245 Some machines require special handling for stack pointer saves and
3246 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
3247 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
3248 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
3249 saves and restores are:
3250
3251 @enumerate
3252 @item
3253 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
3254 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
3255 restores the stack pointer when the block is exited.
3256
3257 @item
3258 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
3259 similar job for the outermost block of a function and are used when the
3260 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
3261 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
3262 restore sequence on some machines.
3263
3264 @item
3265 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
3266 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
3267 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
3268 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
3269 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
3270 and restoring additional data such as register window information or
3271 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
3272 such required data.
3273 @end enumerate
3274
3275 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
3276 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
3277 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
3278 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
3279 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
3280 for a particular type of save (either because no save is needed or
3281 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
3282 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
3283 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
3284 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
3285
3286 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
3287 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
3288 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
3289
3290 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
3291 @item @samp{allocate_stack}
3292 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
3293 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
3294
3295 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
3296 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
3297 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
3298 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
3299 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
3300 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
3301 stack is free.
3302
3303 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
3304 Some machines require other operations such as stack probes or
3305 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
3306 operations in addition to updating the stack pointer.
3307
3308 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
3309 @item @samp{check_stack}
3310 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
3311 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
3312 to perform the needed check and signaling an error if the stack
3313 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
3314 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
3315 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
3316 limit from a global or thread-specific variable or register.
3317
3318 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
3319 @item @samp{nonlocal_goto}
3320 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
3321 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
3322 each representing a value to be used in the jump.  The first
3323 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
3324 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
3325 the third is the address of a location where the stack is saved,
3326 and the last is the address of the label, to be placed in the
3327 location for the incoming static chain.
3328
3329 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
3330 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
3331 and static chain, restore the stack (using the
3332 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
3333 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
3334 not work on your machine.
3335
3336 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
3337 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
3338 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
3339 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
3340 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
3341 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
3342 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
3343 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
3344 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
3345 There are no arguments.
3346
3347 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
3348 @item @samp{exception_receiver}
3349 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
3350 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
3351 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
3352 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
3353 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
3354 an exception.  There are no arguments.
3355
3356 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
3357 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
3358 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
3359 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
3360 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
3361 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
3362 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
3363 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
3364 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
3365 the first three are normally used by the generic mechanism.
3366
3367 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
3368 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
3369 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
3370 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
3371 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
3372 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
3373 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
3374 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
3375 at a small offset from that label.
3376
3377 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
3378 @item @samp{builtin_longjmp}
3379 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
3380 You will not normally need to define this pattern unless you also define
3381 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
3382 @code{jmp_buf}.
3383
3384 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
3385 @item @samp{eh_return}
3386 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
3387 and thence the call frame exception handling library routines, are
3388 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
3389 the abnormal return path.
3390
3391 The address of the exception handler to which the function should return
3392 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
3393 the pattern to some special register or memory location.
3394 If the pattern needs to determine the location of the target call
3395 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
3396 if defined; it will have already been assigned.
3397
3398 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
3399 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
3400 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
3401 handling is to be used.
3402
3403 @cindex @code{prologue} instruction pattern
3404 @anchor{prologue instruction pattern}
3405 @item @samp{prologue}
3406 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
3407 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
3408 pointer register, saving callee saved registers, etc.
3409
3410 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
3411 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
3412
3413 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
3414 instruction scheduling.
3415
3416 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
3417 @anchor{epilogue instruction pattern}
3418 @item @samp{epilogue}
3419 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
3420 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
3421 registers and emitting the return instruction.
3422
3423 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
3424 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
3425
3426 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
3427 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
3428
3429 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
3430 @item @samp{sibcall_epilogue}
3431 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
3432 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
3433 sibling call (aka tail call) sites.
3434
3435 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
3436 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
3437 function.
3438
3439 @cindex @code{trap} instruction pattern
3440 @item @samp{trap}
3441 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
3442 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
3443 front end to signal `invalid array index' exceptions.
3444
3445 @cindex @code{conditional_trap} instruction pattern
3446 @item @samp{conditional_trap}
3447 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
3448 performs a comparison.  Operand 1 is the trap code, an integer.
3449
3450 A typical @code{conditional_trap} pattern looks like
3451
3452 @smallexample
3453 (define_insn "conditional_trap"
3454   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
3455              [(cc0) (const_int 0)])
3456             (match_operand 1 "const_int_operand" "i"))]
3457   ""
3458   "@dots{}")
3459 @end smallexample
3460
3461 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
3462 @item @samp{prefetch}
3463
3464 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
3465 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
3466 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
3467 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
3468 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
3469 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
3470 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
3471 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
3472 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
3473
3474 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
3475 the values of operands 1 and 2.
3476
3477 @end table
3478
3479 @node Pattern Ordering
3480 @section When the Order of Patterns Matters
3481 @cindex Pattern Ordering
3482 @cindex Ordering of Patterns
3483
3484 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
3485 pattern that appears first in the machine description is the one used.
3486 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
3487 and faster instructions (those that will produce better code when they
3488 do match) should usually go first in the description.
3489
3490 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
3491 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
3492 instruction for converting a fullword to floating point and another
3493 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
3494 an integer to floating point could match either one.  We put the
3495 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
3496 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
3497 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
3498 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
3499 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
3500 constant value.
3501
3502 @node Dependent Patterns
3503 @section Interdependence of Patterns
3504 @cindex Dependent Patterns
3505 @cindex Interdependence of Patterns
3506
3507 Every machine description must have a named pattern for each of the
3508 conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
3509 must always have the form
3510
3511 @smallexample
3512 (set (pc)
3513      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
3514                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
3515                    (pc)))
3516 @end smallexample
3517
3518 @noindent
3519 In addition, every machine description must have an anonymous pattern
3520 for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
3521 look like
3522
3523 @smallexample
3524 (set (pc)
3525      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
3526                    (pc)
3527                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
3528 @end smallexample
3529
3530 @noindent
3531 They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
3532 branches into reverse-conditional branches.
3533
3534 It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
3535 reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
3536 example,
3537
3538 @smallexample
3539 (define_insn ""
3540   [(set (pc)
3541         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
3542                                       [(cc0) (const_int 0)])
3543                       (pc)
3544                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
3545   "@var{condition}"
3546   "@dots{}")
3547 @end smallexample
3548
3549 In some cases machines support instructions identical except for the
3550 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
3551 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
3552 patterns are
3553
3554 @smallexample
3555 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
3556      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
3557
3558 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
3559      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
3560 @end smallexample
3561
3562 @noindent
3563 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
3564 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
3565 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
3566 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
3567 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
3568 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
3569
3570 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
3571 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
3572 compilations.
3573
3574 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
3575 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
3576 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
3577 you should not provide separate patterns for increment and decrement
3578 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
3579 that supports register-register add insns by examining the operands and
3580 generating the appropriate machine instruction.
3581
3582 @node Jump Patterns
3583 @section Defining Jump Instruction Patterns
3584 @cindex jump instruction patterns
3585 @cindex defining jump instruction patterns
3586
3587 For most machines, GCC assumes that the machine has a condition code.
3588 A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
3589 signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
3590 insn tests the condition code and branches or not according its value.
3591 The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
3592 common machines, such as the VAX, the 68000 and the 32000, work this
3593 way.
3594
3595 Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
3596 only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
3597 these machines is to treat them just like the others until the final stage
3598 where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
3599 compare instruction, peek ahead at the following branch using
3600 @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
3601 being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
3602 the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
3603 otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
3604 can treat signed and unsigned branches identically.
3605
3606 The reason you can do this is that GCC always generates a pair of
3607 consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
3608 set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
3609 until the end.
3610
3611 To go with this technique, you must define the machine-description macro
3612 @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
3613 compare instruction is superfluous.
3614
3615 Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
3616 A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
3617 compare instruction, record its operands in two static variables.  When
3618 outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
3619 output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
3620
3621 It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
3622 In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
3623 will be combined according to these patterns.  But this does not happen
3624 if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
3625 above in addition to any special patterns you define.
3626
3627 In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
3628 code and there may not even be a separate condition code register.  On
3629 these machines, the restriction that the definition and use of the
3630 condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
3631 important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
3632 delay for taken branches unless the condition code register is set three
3633 instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
3634 scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
3635 separate the definition and use of the condition code register.
3636
3637 On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
3638 to represent the condition code.  If there is a specific condition code
3639 register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
3640 comparison result can be placed in any general register, or if there are
3641 multiple condition registers, use a pseudo register.
3642
3643 @findex prev_cc0_setter
3644 @findex next_cc0_user
3645 On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
3646 the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
3647 SPARC, setting the condition code directly from an add or subtract
3648 instruction does not clear the overflow bit the way that a test
3649 instruction does, so a different branch instruction must be used for
3650 some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
3651 and use of the condition code must be adjacent (separated only by
3652 @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
3653 (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
3654 located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
3655 and @code{next_cc0_user}.
3656
3657 However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
3658 those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
3659 compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
3660 we use the machine mode of the condition code register to record
3661 different formats of the condition code register.
3662
3663 Registers used to store the condition code value should have a mode that
3664 is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
3665 additional modes are required (as for the add example mentioned above in
3666 the SPARC), define the macro @code{EXTRA_CC_MODES} to list the
3667 additional modes required (@pxref{Condition Code}).  Also define
3668 @code{SELECT_CC_MODE} to choose a mode given an operand of a compare.
3669
3670 If it is known during RTL generation that a different mode will be
3671 required (for example, if the machine has separate compare instructions
3672 for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
3673 be specified at that time.
3674
3675 If the cases that require different modes would be made by instruction
3676 combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
3677 mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
3678 written using that mode.  To support the case of the add on the SPARC
3679 discussed above, we have the pattern
3680
3681 @smallexample
3682 (define_insn ""
3683   [(set (reg:CC_NOOV 0)
3684         (compare:CC_NOOV
3685           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
3686                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
3687           (const_int 0)))]
3688   ""
3689   "@dots{}")
3690 @end smallexample
3691
3692 The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the SPARC returns @code{CC_NOOVmode}
3693 for comparisons whose argument is a @code{plus}.
3694
3695 @node Looping Patterns
3696 @section Defining Looping Instruction Patterns
3697 @cindex looping instruction patterns
3698 @cindex defining looping instruction patterns
3699
3700 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
3701 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
3702 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
3703 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
3704 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
3705 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
3706 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
3707 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
3708 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
3709 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
3710 the jump.
3711
3712 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
3713 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
3714 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
3715 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
3716 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
3717 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
3718 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
3719 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
3720 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
3721 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
3722 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
3723 following for its @code{dbra} instruction:
3724
3725 @smallexample
3726 @group
3727 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
3728   [(set (pc)
3729         (if_then_else
3730           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
3731                        (const_int -1))
3732               (const_int 0))
3733           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
3734           (pc)))
3735    (set (match_dup 0)
3736         (plus:SI (match_dup 0)
3737                  (const_int -1)))]
3738   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
3739   "@dots{}")
3740 @end group
3741 @end smallexample
3742
3743 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
3744 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
3745 since this insn is generated by the instruction combination phase
3746 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
3747 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
3748 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
3749 pattern will not be matched by the combiner.
3750
3751 @smallexample
3752 @group
3753 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
3754   [(set (pc)
3755         (if_then_else
3756           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
3757               (const_int 1))
3758           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
3759           (pc)))
3760    (set (match_dup 0)
3761         (plus:SI (match_dup 0)
3762                  (const_int -1)))]
3763   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
3764   "@dots{}")
3765 @end group
3766 @end smallexample
3767
3768 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
3769 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
3770 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
3771 information collected during strength reduction.
3772
3773 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
3774 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
3775 is an optional companion pattern that can be used for initialization
3776 needed for some low-overhead looping instructions.
3777
3778 Note that some machines require the actual looping instruction to be
3779 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
3780 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
3781 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
3782 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
3783 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
3784 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
3785 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
3786 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
3787 desired special iteration counter register was not allocated, this
3788 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
3789 instruction pair.
3790
3791 The essential difference between the
3792 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
3793 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
3794 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
3795 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
3796 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
3797 may become redundant and removed by the flow pass.
3798
3799
3800 @node Insn Canonicalizations
3801 @section Canonicalization of Instructions
3802 @cindex canonicalization of instructions
3803 @cindex insn canonicalization
3804
3805 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
3806 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
3807 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
3808 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
3809 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
3810 number of insn patterns required.
3811
3812 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
3813 are performed:
3814
3815 @itemize @bullet
3816 @item
3817 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
3818 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
3819 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
3820 be supplied.
3821
3822 @item
3823 For associative operators, a sequence of operators will always chain
3824 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
3825 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
3826 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
3827 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
3828 floating-point.
3829
3830 @item
3831 @cindex @code{neg}, canonicalization of
3832 @cindex @code{not}, canonicalization of
3833 @cindex @code{mult}, canonicalization of
3834 @cindex @code{plus}, canonicalization of
3835 @cindex @code{minus}, canonicalization of
3836 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
3837 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
3838 first operand.
3839
3840 @item
3841 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
3842 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
3843 the operations as far as possible.  For instance,
3844 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
3845 @code{(plus (mult (neg A) B) C)} is canonicalized as
3846 @code{(minus A (mult B C))}.
3847
3848 @cindex @code{compare}, canonicalization of
3849 @item
3850 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
3851 on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
3852 machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
3853 a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
3854 cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
3855 matching a constant as the first operand unless the machine actually has
3856 such an instruction.
3857
3858 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
3859 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
3860 above.
3861
3862 @item
3863 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
3864 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
3865
3866 @item
3867 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
3868 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
3869
3870 @cindex @code{ior}, canonicalization of
3871 @cindex @code{and}, canonicalization of
3872 @cindex De Morgan's law
3873 @item
3874 De`Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
3875 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
3876 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
3877
3878 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
3879 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
3880 for that instruction as
3881
3882 @smallexample
3883 (define_insn ""
3884   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
3885         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
3886                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
3887   "@dots{}"
3888   "@dots{}")
3889 @end smallexample
3890
3891 @noindent
3892 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
3893
3894 @smallexample
3895 (define_insn ""
3896   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
3897         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
3898                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
3899   "@dots{}"
3900   "@dots{}")
3901 @end smallexample
3902
3903 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
3904 logically equivalent RTL expressions.
3905
3906 @cindex @code{xor}, canonicalization of
3907 @item
3908 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
3909 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
3910 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
3911
3912 @item
3913 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
3914 the form
3915
3916 @smallexample
3917 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
3918 @end smallexample
3919
3920 @item
3921 On machines that do not use @code{cc0},
3922 @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
3923 @var{x}.
3924
3925 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
3926 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
3927 @item
3928 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
3929 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
3930 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
3931
3932 @end itemize
3933
3934 @node Expander Definitions
3935 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
3936 @cindex expander definitions
3937 @cindex code generation RTL sequences
3938 @cindex defining RTL sequences for code generation
3939
3940 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
3941 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
3942 represent them.  For these target machines, you can write a
3943 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
3944
3945 @findex define_expand
3946 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
3947 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
3948 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
3949
3950 A @code{define_expand} RTX has four operands:
3951
3952 @itemize @bullet
3953 @item
3954 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
3955 use for it is to refer to it by name.
3956
3957 @item
3958 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
3959 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
3960 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
3961
3962 @item
3963 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
3964 used to express how the availability of this pattern depends on
3965 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
3966 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
3967 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
3968 depend on the data in the insn being matched, but only the
3969 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
3970 during initialization in order to learn exactly which named instructions
3971 are available in a particular run.
3972
3973 @item
3974 The preparation statements, a string containing zero or more C
3975 statements which are to be executed before RTL code is generated from
3976 the RTL template.
3977
3978 Usually these statements prepare temporary registers for use as
3979 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
3980 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
3981 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
3982 @end itemize
3983
3984 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
3985 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
3986 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
3987 it.
3988
3989 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
3990 also describes the operands that need to be specified when this pattern
3991 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
3992
3993 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
3994 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
3995 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
3996 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
3997 information to preload the operand into a register if that is required for
3998 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
3999 references should use @code{match_dup}.
4000
4001 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
4002 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
4003 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
4004 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
4005 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
4006 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
4007 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
4008 compute the values and store them into the appropriate elements of
4009 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
4010
4011 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
4012 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
4013 as a statement.
4014
4015 @table @code
4016
4017 @findex DONE
4018 @item DONE
4019 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
4020 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
4021 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
4022 preparation statements; the RTL template will not be generated.
4023
4024 @findex FAIL
4025 @item FAIL
4026 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
4027 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
4028 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
4029
4030 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
4031 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
4032 operations.
4033 @end table
4034
4035 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
4036 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
4037 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
4038 insn.
4039
4040 The RTL template is not used for matching, only for generating the
4041 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
4042 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
4043 list of operands, such as this example:
4044
4045 @smallexample
4046 @group
4047 (define_expand "addsi3"
4048   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4049    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
4050    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
4051 @end group
4052 @group
4053   ""
4054   "
4055 @{
4056   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
4057   DONE;
4058 @}")
4059 @end group
4060 @end smallexample
4061
4062 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
4063
4064 @smallexample
4065 @group
4066 (define_expand "ashlsi3"
4067   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4068         (ashift:SI
4069 @end group
4070 @group
4071           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
4072           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
4073   ""
4074   "
4075 @end group
4076 @end smallexample
4077
4078 @smallexample
4079 @group
4080 @{
4081   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
4082       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
4083     FAIL;
4084 @}")
4085 @end group
4086 @end smallexample
4087
4088 @noindent
4089 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
4090 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
4091 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
4092 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
4093 library call).
4094
4095 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
4096 patterns with names, then it would be possible to use a
4097 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
4098 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
4099
4100 @smallexample
4101 (define_expand "zero_extendhisi2"
4102   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
4103         (const_int 0))
4104    (set (strict_low_part
4105           (subreg:HI
4106             (match_dup 0)
4107             0))
4108         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
4109   ""
4110   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
4111 @end smallexample
4112
4113 @noindent
4114 @findex make_safe_from
4115 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
4116 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
4117 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
4118 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
4119 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
4120 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
4121 by emitting another RTL insn.
4122
4123 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
4124 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
4125 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
4126 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
4127 on this machine.  So it must be copied into a register with
4128 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
4129
4130 @smallexample
4131 (define_expand "zero_extendhisi2"
4132   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4133         (and:SI (subreg:SI
4134                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
4135                   0)
4136                 (match_dup 2)))]
4137   ""
4138   "operands[2]
4139      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
4140 @end smallexample
4141
4142 @strong{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
4143 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
4144 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
4145 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
4146 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
4147 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
4148 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
4149 in the compiler.
4150
4151 @node Insn Splitting
4152 @section Defining How to Split Instructions
4153 @cindex insn splitting
4154 @cindex instruction splitting
4155 @cindex splitting instructions
4156
4157 There are two cases where you should specify how to split a pattern
4158 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
4159 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
4160 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
4161 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
4162 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
4163 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
4164 cannot be placed into a delay slot.
4165
4166 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
4167 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
4168 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
4169 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
4170 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
4171 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
4172 scheduling.
4173
4174 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
4175 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
4176 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
4177 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
4178 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
4179 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
4180 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
4181 split the addition into two insns is machine-dependent.
4182
4183 @findex define_split
4184 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
4185 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
4186
4187 @smallexample
4188 (define_split
4189   [@var{insn-pattern}]
4190   "@var{condition}"
4191   [@var{new-insn-pattern-1}
4192    @var{new-insn-pattern-2}
4193    @dots{}]
4194   "@var{preparation-statements}")
4195 @end smallexample
4196
4197 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
4198 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
4199 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
4200 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
4201 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
4202 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
4203
4204 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
4205 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4206 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
4207 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
4208 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
4209 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
4210 must not allocate any space in the stack frame.
4211
4212 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
4213 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
4214 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
4215 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
4216 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
4217 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
4218 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
4219 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
4220 of those definitions.
4221
4222 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
4223 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
4224 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
4225
4226 @smallexample
4227 (define_split
4228   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
4229         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
4230   ""
4231   [(set (match_dup 0)
4232         (ashift:SI (match_dup 1)
4233                    (const_int 16)))
4234    (set (match_dup 0)
4235         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
4236                      (const_int 16)))]
4237   "
4238 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
4239 @end smallexample
4240
4241 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
4242 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
4243 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
4244 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
4245 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
4246 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
4247 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
4248 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
4249 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
4250 @code{define_split} that will never produce insns that match).
4251
4252 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
4253 @file{rs6000.md}:
4254
4255 @smallexample
4256 (define_split
4257   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
4258         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
4259                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
4260   ""
4261   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
4262    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
4263 "
4264 @{
4265   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
4266   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
4267
4268   if (low & 0x8000)
4269     high++, low |= 0xffff0000;
4270
4271   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
4272   operands[4] = GEN_INT (low);
4273 @}")
4274 @end smallexample
4275
4276 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
4277 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
4278 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
4279 can be substituted into the address of a subsequent operation.
4280
4281 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
4282 an equality comparison of a register and a large constant:
4283
4284 @smallexample
4285 (define_split
4286   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
4287         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
4288                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
4289    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
4290   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
4291    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
4292        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
4293   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
4294    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
4295   "
4296 @{
4297   /* Get the constant we are comparing against, C, and see what it
4298      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
4299      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.  */
4300
4301   int c = INTVAL (operands[2]);
4302   int sextc = (c << 16) >> 16;
4303   int xorv = c ^ sextc;
4304
4305   operands[4] = GEN_INT (xorv);
4306   operands[5] = GEN_INT (sextc);
4307 @}")
4308 @end smallexample
4309
4310 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
4311 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
4312 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
4313 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
4314 are not valid.
4315
4316 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
4317 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
4318 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
4319 several restriction apply.
4320
4321 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
4322 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
4323 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
4324 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
4325 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
4326 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
4327 @code{split_branch_probability} hold the probability of original branch in case
4328 it was an simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
4329 recomputing of edge frequencies, new sequence is required to have only
4330 forward jumps to the newly created labels.
4331
4332 @findex define_insn_and_split
4333 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
4334 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
4335 this:
4336
4337 @smallexample
4338 (define_insn_and_split
4339   [@var{insn-pattern}]
4340   "@var{condition}"
4341   "@var{output-template}"
4342   "@var{split-condition}"
4343   [@var{new-insn-pattern-1}
4344    @var{new-insn-pattern-2}
4345    @dots{}]
4346   "@var{preparation-statements}"
4347   [@var{insn-attributes}])
4348
4349 @end smallexample
4350
4351 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
4352 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
4353 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
4354 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
4355 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
4356 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
4357 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
4358 from i386.md:
4359
4360 @smallexample
4361 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
4362   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
4363      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
4364    (clobber (reg:CC 17))]
4365   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
4366   "#"
4367   "&& reload_completed"
4368   [(parallel [(set (match_dup 0)
4369                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
4370               (clobber (reg:CC 17))])]
4371   ""
4372   [(set_attr "type" "alu1")])
4373
4374 @end smallexample
4375
4376 In this case, the actual split condition will be
4377 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
4378
4379 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
4380 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
4381 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
4382 having to ensure the two patterns' templates match.
4383
4384 @node Including Patterns
4385 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
4386 @cindex insn includes
4387
4388 @findex include
4389 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
4390 look for patterns that are in files other than in the file
4391 @file{.md}. This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
4392
4393 It looks like:
4394
4395 @smallexample
4396
4397 (include
4398   @var{pathname})
4399 @end smallexample
4400
4401 For example:
4402
4403 @smallexample
4404
4405 (include "filestuff")
4406
4407 @end smallexample
4408
4409 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
4410 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}. The
4411 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
4412
4413
4414 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
4415 and placed into subdirectories.
4416
4417 By specifying:
4418
4419 @smallexample
4420
4421 (include "BOGUS/filestuff")
4422
4423 @end smallexample
4424
4425 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
4426
4427 Specifying an absolute path for the include file such as;
4428 @smallexample
4429
4430 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
4431
4432 @end smallexample
4433 is permitted but is not encouraged.
4434
4435 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
4436 @cindex directory options .md
4437 @cindex options, directory search
4438 @cindex search options
4439
4440 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
4441 For example:
4442
4443 @smallexample
4444
4445 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
4446
4447 @end smallexample
4448
4449
4450 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
4451 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
4452 file, substituting your own version, since these directories are
4453 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
4454 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
4455 order; the standard default directory come after.
4456
4457
4458 @node Peephole Definitions
4459 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
4460 @cindex peephole optimizer definitions
4461 @cindex defining peephole optimizers
4462
4463 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
4464 definitions of machine-specific peephole optimizations.
4465
4466 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
4467 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
4468 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
4469 though the second one does not appear to use a register computed in the
4470 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
4471 opportunities.
4472
4473 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
4474 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
4475 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
4476 is deprecated.
4477
4478 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
4479 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
4480 but before scheduling, which may result in much better code for
4481 targets that do scheduling.
4482
4483 @menu
4484 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
4485 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
4486 @end menu
4487
4488 @node define_peephole
4489 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
4490 @findex define_peephole
4491
4492 @need 1000
4493 A definition looks like this:
4494
4495 @smallexample
4496 (define_peephole
4497   [@var{insn-pattern-1}
4498    @var{insn-pattern-2}
4499    @dots{}]
4500   "@var{condition}"
4501   "@var{template}"
4502   "@var{optional-insn-attributes}")
4503 @end smallexample
4504
4505 @noindent
4506 The last string operand may be omitted if you are not using any
4507 machine-specific information in this machine description.  If present,
4508 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
4509
4510 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
4511 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
4512 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
4513 the next, and so on.
4514
4515 Each of the insns matched by a peephole must also match a
4516 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
4517 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
4518 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
4519 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
4520 stages.
4521
4522 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
4523 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
4524 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
4525 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
4526 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
4527 other.
4528
4529 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
4530 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
4531 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
4532 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
4533 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
4534
4535 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
4536 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
4537 previously tested.
4538
4539 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
4540 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
4541 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
4542 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
4543 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
4544 patterns.
4545
4546 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
4547 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
4548 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
4549 the operands.
4550
4551 @findex prev_active_insn
4552 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
4553 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
4554 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
4555 to refer to the last of the insns being matched; use
4556 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
4557
4558 @findex dead_or_set_p
4559 When optimizing computations with intermediate results, you can use
4560 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
4561 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
4562 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
4563 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
4564 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
4565 value (from @code{operands[@var{i}]}).
4566
4567 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
4568 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
4569 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
4570 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
4571 used in matching the original sequence of insns.
4572
4573 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
4574 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
4575 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
4576 as the insn pattern to control how the insn is output.
4577
4578 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
4579 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
4580
4581 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
4582
4583 @smallexample
4584 (define_peephole
4585   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
4586    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
4587         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
4588   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
4589 @{
4590   rtx xoperands[2];
4591   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
4592 #ifdef MOTOROLA
4593   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
4594   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
4595   return "fmove.d (sp)+,%0";
4596 #else
4597   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
4598   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
4599   return "fmoved sp@@+,%0";
4600 #endif
4601 @})
4602 @end smallexample
4603
4604 @need 1000
4605 The effect of this optimization is to change
4606
4607 @smallexample
4608 @group
4609 jbsr _foobar
4610 addql #4,sp
4611 movel d1,sp@@-
4612 movel d0,sp@@-
4613 fmoved sp@@+,fp0
4614 @end group
4615 @end smallexample
4616
4617 @noindent
4618 into
4619
4620 @smallexample
4621 @group
4622 jbsr _foobar
4623 movel d1,sp@@
4624 movel d0,sp@@-
4625 fmoved sp@@+,fp0
4626 @end group
4627 @end smallexample
4628
4629 @ignore
4630 @findex CC_REVERSED
4631 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
4632 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
4633 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
4634 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
4635 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
4636 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
4637 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
4638 and in this C code check the condition code status flags and change the
4639 assembler code as appropriate.
4640 @end ignore
4641
4642 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
4643 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
4644 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
4645 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
4646 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
4647 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
4648 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
4649 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
4650 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
4651
4652 @smallexample
4653 (define_insn "divmodsi4"
4654   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
4655         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
4656                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
4657    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
4658         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
4659   "TARGET_68020"
4660   "divsl%.l %2,%3:%0")
4661 @end smallexample
4662
4663 @noindent
4664 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
4665
4666 @smallexample
4667 (define_peephole
4668   [@dots{}
4669    (parallel
4670     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
4671           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
4672                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
4673      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
4674           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
4675    @dots{}]
4676   @dots{})
4677 @end smallexample
4678
4679 @node define_peephole2
4680 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
4681 @findex define_peephole2
4682
4683 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
4684 substitute one sequence of instructions for another sequence,
4685 what additional scratch registers may be needed and what their
4686 lifetimes must be.
4687
4688 @smallexample
4689 (define_peephole2
4690   [@var{insn-pattern-1}
4691    @var{insn-pattern-2}
4692    @dots{}]
4693   "@var{condition}"
4694   [@var{new-insn-pattern-1}
4695    @var{new-insn-pattern-2}
4696    @dots{}]
4697   "@var{preparation-statements}")
4698 @end smallexample
4699
4700 The definition is almost identical to @code{define_split}
4701 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
4702 single instruction, but a sequence of instructions.
4703
4704 It is possible to request additional scratch registers for use in the
4705 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
4706 will simply not match.
4707
4708 @findex match_scratch
4709 @findex match_dup
4710 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
4711 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
4712 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
4713 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
4714 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
4715 at which the register must be available.
4716
4717 Here is an example from the IA-32 machine description:
4718
4719 @smallexample
4720 (define_peephole2
4721   [(match_scratch:SI 2 "r")
4722    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4723                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
4724                      [(match_dup 0)
4725                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
4726               (clobber (reg:CC 17))])]
4727   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
4728   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
4729    (parallel [(set (match_dup 0)
4730                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
4731               (clobber (reg:CC 17))])]
4732   "")
4733 @end smallexample
4734
4735 @noindent
4736 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
4737 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
4738 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
4739 to be live only at the point just before the arithmetic.
4740
4741 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
4742 so here's a silly made-up example:
4743
4744 @smallexample
4745 (define_peephole2
4746   [(match_scratch:SI 4 "r")
4747    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
4748    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
4749    (match_dup 4)
4750    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
4751   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
4752   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
4753    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
4754    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
4755    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
4756   "")
4757 @end smallexample
4758
4759 @noindent
4760 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
4761 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
4762 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
4763
4764 @node Insn Attributes
4765 @section Instruction Attributes
4766 @cindex insn attributes
4767 @cindex instruction attributes
4768
4769 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
4770 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
4771 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
4772 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
4773 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
4774 to track the condition codes.
4775
4776 @menu
4777 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
4778 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
4779 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
4780 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
4781 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
4782 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
4783 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
4784 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
4785 @end menu
4786
4787 @node Defining Attributes
4788 @subsection Defining Attributes and their Values
4789 @cindex defining attributes and their values
4790 @cindex attributes, defining
4791
4792 @findex define_attr
4793 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
4794 by the target machine.  It looks like:
4795
4796 @smallexample
4797 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
4798 @end smallexample
4799
4800 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
4801
4802 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
4803 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
4804 indicate that the attribute takes numeric values.
4805
4806 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
4807 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
4808 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
4809 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
4810 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
4811
4812 @findex insn-attr.h
4813 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
4814 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
4815 specified for an attribute, the following are defined:
4816
4817 @itemize @bullet
4818 @item
4819 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
4820
4821 @item
4822 An enumeral class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
4823 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
4824 the attribute name and value are first converted to uppercase.
4825
4826 @item
4827 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
4828 returns the attribute value for that insn.
4829 @end itemize
4830
4831 For example, if the following is present in the @file{md} file:
4832
4833 @smallexample
4834 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
4835 @end smallexample
4836
4837 @noindent
4838 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
4839
4840 @smallexample
4841 #define HAVE_ATTR_type
4842 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
4843                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
4844 extern enum attr_type get_attr_type ();
4845 @end smallexample
4846
4847 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
4848 defined and the function to obtain the attribute's value will return
4849 @code{int}.
4850
4851 @node Expressions
4852 @subsection Attribute Expressions
4853 @cindex attribute expressions
4854
4855 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
4856 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
4857 Attribute value expressions must have one of the following forms:
4858
4859 @table @code
4860 @cindex @code{const_int} and attributes
4861 @item (const_int @var{i})
4862 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
4863 must be non-negative.
4864
4865 The value of a numeric attribute can be specified either with a
4866 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
4867 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
4868 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
4869 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
4870
4871 @cindex @code{const_string} and attributes
4872 @item (const_string @var{value})
4873 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
4874 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
4875 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
4876 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
4877 of a @code{define_attr}.
4878
4879 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
4880 must be a string containing a non-negative integer (normally
4881 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
4882 contain one of the valid values for the attribute.
4883
4884 @cindex @code{if_then_else} and attributes
4885 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
4886 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
4887 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
4888 otherwise it is @var{false-value}.
4889
4890 @cindex @code{cond} and attributes
4891 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
4892 The first operand of this expression is a vector containing an even
4893 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
4894 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
4895 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
4896 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
4897 expression is that of the @var{default} expression.
4898 @end table
4899
4900 @var{test} expressions can have one of the following forms:
4901
4902 @table @code
4903 @cindex @code{const_int} and attribute tests
4904 @item (const_int @var{i})
4905 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
4906
4907 @cindex @code{not} and attributes
4908 @cindex @code{ior} and attributes
4909 @cindex @code{and} and attributes
4910 @item (not @var{test})
4911 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
4912 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
4913 These tests are true if the indicated logical function is true.
4914
4915 @cindex @code{match_operand} and attributes
4916 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
4917 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
4918 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
4919 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
4920 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
4921 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
4922 string).
4923
4924 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
4925
4926 @cindex @code{le} and attributes
4927 @cindex @code{leu} and attributes
4928 @cindex @code{lt} and attributes
4929 @cindex @code{gt} and attributes
4930 @cindex @code{gtu} and attributes
4931 @cindex @code{ge} and attributes
4932 @cindex @code{geu} and attributes
4933 @cindex @code{ne} and attributes
4934 @cindex @code{eq} and attributes
4935 @cindex @code{plus} and attributes
4936 @cindex @code{minus} and attributes
4937 @cindex @code{mult} and attributes
4938 @cindex @code{div} and attributes
4939 @cindex @code{mod} and attributes
4940 @cindex @code{abs} and attributes
4941 @cindex @code{neg} and attributes
4942 @cindex @code{ashift} and attributes
4943 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
4944 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
4945 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
4946 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
4947 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
4948 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
4949 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
4950 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
4951 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
4952 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
4953 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
4954 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
4955 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
4956 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
4957 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
4958 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
4959 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
4960
4961 @findex get_attr
4962 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
4963 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
4964 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
4965 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
4966 variable.
4967
4968 @findex eq_attr
4969 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
4970 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
4971
4972 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
4973 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
4974 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
4975 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
4976 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
4977 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
4978 @emph{not} in the specified list.
4979
4980 For example,
4981
4982 @smallexample
4983 (eq_attr "type" "load,store")
4984 @end smallexample
4985
4986 @noindent
4987 is equivalent to
4988
4989 @smallexample
4990 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
4991 @end smallexample
4992
4993 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
4994 value of the compiler variable @code{which_alternative}
4995 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
4996 example,
4997
4998 @smallexample
4999 (eq_attr "alternative" "2,3")
5000 @end smallexample
5001
5002 @noindent
5003 is equivalent to
5004
5005 @smallexample
5006 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
5007      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
5008 @end smallexample
5009
5010 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
5011 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
5012 a particular pattern.  This is by far the most common case.
5013
5014 @findex attr_flag
5015 @item (attr_flag @var{name})
5016 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
5017 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
5018 scheduled.
5019
5020 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
5021 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
5022 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
5023 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
5024 if a conditional branch is expected to be taken.
5025
5026 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
5027 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
5028
5029 This example describes a conditional branch delay slot which
5030 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
5031 for backward branches which are not taken (annul-false).
5032
5033 @smallexample
5034 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
5035   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
5036    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
5037         (attr_flag "forward"))
5038    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
5039         (attr_flag "backward"))])
5040 @end smallexample
5041
5042 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
5043 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
5044
5045 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
5046 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
5047 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
5048 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
5049
5050 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
5051 meaning to other passes of the compiler.
5052
5053 @findex attr
5054 @item (attr @var{name})
5055 The value of another attribute is returned.  This is most useful
5056 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
5057 produce more efficient code for non-numeric attributes.
5058 @end table
5059
5060 @node Tagging Insns
5061 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
5062 @cindex tagging insns
5063 @cindex assigning attribute values to insns
5064
5065 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
5066 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
5067 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
5068 have an optional last argument to specify the values of attributes for
5069 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
5070 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
5071 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
5072 permits the specification of the values for only one or two attributes
5073 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
5074 next section.
5075
5076 The optional last argument of @code{define_insn} and
5077 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
5078 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
5079 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
5080 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
5081 second operand of the @code{set} is an attribute expression
5082 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
5083
5084 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
5085 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
5086 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
5087 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
5088 each alternative.
5089
5090 @findex set_attr
5091 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
5092 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
5093 specifying a string giving either a single attribute value or a list
5094 of attribute values, one for each alternative.
5095
5096 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
5097 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
5098
5099 @table @code
5100 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
5101 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
5102 or a string containing a comma-separated list giving the values for
5103 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
5104 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
5105
5106 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
5107 which case the attribute will assume its default value for insns matching
5108 that alternative.
5109
5110 @findex set_attr_alternative
5111 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
5112 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
5113 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
5114 tests on the @samp{alternative} attribute.
5115
5116 @findex attr
5117 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
5118 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
5119 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
5120 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
5121 @end table
5122
5123 The following shows three different ways of representing the same
5124 attribute value specification:
5125
5126 @smallexample
5127 (set_attr "type" "load,store,arith")
5128
5129 (set_attr_alternative "type"
5130                       [(const_string "load") (const_string "store")
5131                        (const_string "arith")])
5132
5133 (set (attr "type")
5134      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
5135             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
5136            (const_string "arith")))
5137 @end smallexample
5138
5139 @need 1000
5140 @findex define_asm_attributes
5141 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
5142 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
5143 statement.  It has the form:
5144
5145 @smallexample
5146 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
5147 @end smallexample
5148
5149 @noindent
5150 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
5151 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
5152
5153 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
5154 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
5155
5156 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
5157 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
5158 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
5159 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
5160 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
5161 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
5162 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
5163 of a single machine instruction.
5164
5165 @node Attr Example
5166 @subsection Example of Attribute Specifications
5167 @cindex attribute specifications example
5168 @cindex attribute specifications
5169
5170 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
5171 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
5172 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
5173 value.  This attribute is normally used only to define the default value
5174 for other attributes.  An example will clarify this usage.
5175
5176 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
5177 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
5178 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
5179 operations, floating point operations, and branches.
5180
5181 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
5182 the condition code and will limit ourselves to the following possible
5183 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
5184 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
5185 changed if the item previously set into the condition code has been
5186 modified.
5187
5188 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
5189
5190 @smallexample
5191 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
5192
5193 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
5194              (cond [(eq_attr "type" "load")
5195                         (const_string "change0")
5196                     (eq_attr "type" "store,branch")
5197                         (const_string "unchanged")
5198                     (eq_attr "type" "arith")
5199                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
5200                                       (const_string "set")
5201                                       (const_string "clobber"))]
5202                    (const_string "clobber")))
5203
5204 (define_insn ""
5205   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
5206         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
5207   ""
5208   "@@
5209    move %0,%1
5210    load %0,%1
5211    store %0,%1"
5212   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
5213 @end smallexample
5214
5215 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
5216 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
5217 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
5218 full-word result.
5219
5220 @node Insn Lengths
5221 @subsection Computing the Length of an Insn
5222 @cindex insn lengths, computing
5223 @cindex computing the length of an insn
5224
5225 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
5226 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
5227 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
5228 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @samp{length}
5229 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
5230 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
5231
5232 In the case of the @samp{length} attribute, two additional forms of
5233 arithmetic terms are allowed in test expressions:
5234
5235 @table @code
5236 @cindex @code{match_dup} and attributes
5237 @item (match_dup @var{n})
5238 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
5239 must be a @code{label_ref}.
5240
5241 @cindex @code{pc} and attributes
5242 @item (pc)
5243 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
5244 been more consistent with other usage to make this the address of the
5245 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
5246 current insn is to be computed.
5247 @end table
5248
5249 @cindex @code{addr_vec}, length of
5250 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
5251 For normal insns, the length will be determined by value of the
5252 @samp{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
5253 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
5254 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
5255
5256 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
5257
5258 The following macros can be used to refine the length computation:
5259
5260 @table @code
5261 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
5262 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
5263 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
5264 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
5265 that contains the initially computed length of the insn and should be
5266 updated with the correct length of the insn.
5267
5268 This macro will normally not be required.  A case in which it is
5269 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
5270 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
5271 may be required.
5272 @end table
5273
5274 @findex get_attr_length
5275 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
5276 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
5277 determine the form of the branch instruction to be written, as the
5278 example below illustrates.
5279
5280 As an example of the specification of variable-length branches, consider
5281 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
5282 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
5283 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
5284 sequence to load the address from memory and then branch to it.
5285
5286 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
5287 as follows:
5288
5289 @smallexample
5290 (define_insn "jump"
5291   [(set (pc)
5292         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
5293   ""
5294 @{
5295    return (get_attr_length (insn) == 4
5296            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
5297 @}
5298   [(set (attr "length")
5299         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
5300                       (const_int 4)
5301                       (const_int 6)))])
5302 @end smallexample
5303
5304 @node Constant Attributes
5305 @subsection Constant Attributes
5306 @cindex constant attributes
5307
5308 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
5309 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
5310 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
5311 used to specify which variety of processor is used.  For example,
5312
5313 @smallexample
5314 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
5315  (const
5316   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
5317          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
5318         (const_string "m88000"))))
5319
5320 (define_attr "memory" "fast,slow"
5321  (const
5322   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
5323                 (const_string "fast")
5324                 (const_string "slow"))))
5325 @end smallexample
5326
5327 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
5328 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
5329 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
5330 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
5331 forms involving insn attributes.
5332
5333 @node Delay Slots
5334 @subsection Delay Slot Scheduling
5335 @cindex delay slots, defining
5336
5337 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
5338 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
5339 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
5340 after the instruction are executed as if they were located before it.
5341 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
5342 the following instruction before the branch or call is performed.
5343
5344 On some machines, conditional branch instructions can optionally
5345 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
5346 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
5347 instructions that annul if the branch is true and instructions that
5348 annul if the branch is false are supported.
5349
5350 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
5351 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
5352 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
5353 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
5354 instruction scheduling.
5355
5356 @findex define_delay
5357 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
5358 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
5359
5360 @smallexample
5361 (define_delay @var{test}
5362               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
5363                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
5364                @dots{}])
5365 @end smallexample
5366
5367 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
5368 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
5369 required delay slots is determined by the length of the vector specified
5370 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
5371 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
5372 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
5373 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
5374 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
5375 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
5376
5377 For example, in the common case where branch and call insns require
5378 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
5379 call, the following would be placed in the @file{md} file:
5380
5381 @smallexample
5382 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
5383               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
5384 @end smallexample
5385
5386 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
5387 case, each such expression specifies different delay slot requirements
5388 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
5389 expressions are both true.
5390
5391 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
5392 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
5393 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
5394 branch is true, we might represent this as follows:
5395
5396 @smallexample
5397 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
5398    [(eq_attr "type" "!branch,call")
5399     (eq_attr "type" "!branch,call")
5400     (nil)])
5401
5402 (define_delay (eq_attr "type" "call")
5403               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
5404                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
5405 @end smallexample
5406 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
5407
5408 @node Processor pipeline description
5409 @subsection Specifying processor pipeline description
5410 @cindex processor pipeline description
5411 @cindex processor functional units
5412 @cindex instruction latency time
5413 @cindex interlock delays
5414 @cindex data dependence delays
5415 @cindex reservation delays
5416 @cindex pipeline hazard recognizer
5417 @cindex automaton based pipeline description
5418 @cindex regular expressions
5419 @cindex deterministic finite state automaton
5420 @cindex automaton based scheduler
5421 @cindex RISC
5422 @cindex VLIW
5423
5424 To achieve better performance, most modern processors
5425 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
5426 processors) have many @dfn{functional units} on which several
5427 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
5428 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
5429 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
5430 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
5431 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g. for some
5432 MIPS processors).
5433
5434 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
5435 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
5436 latency time}.  The instruction execution is not started until all
5437 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
5438 complex cases when the instruction execution starts even when the data
5439 are not available but will be ready in given time after the
5440 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
5441 account is simple.  The data dependence (true, output, and
5442 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
5443 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
5444 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
5445 means that two instructions under execution will be in need of shared
5446 processors resources, i.e. buses, internal registers, and/or
5447 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
5448 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
5449 processors.
5450
5451 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
5452 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
5453 instruction scheduler has to have an adequate description of the
5454 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  Currently GCC
5455 provides two alternative ways to describe processor parallelism,
5456 both described below.  The first method is outlined in the next section;
5457 it was once the only method provided by GCC, and thus is used in a number
5458 of exiting ports.  The second, and preferred method, specifies functional
5459 unit reservations for groups of instructions with the aid of @dfn{regular
5460 expressions}.  This is called the @dfn{automaton based description}.
5461
5462 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
5463 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
5464 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
5465 automatically generated from the processor pipeline description.  The
5466 pipeline hazard recognizer generated from the automaton based
5467 description is more sophisticated and based on a deterministic finite
5468 state automaton (@acronym{DFA}) and therefore faster than one
5469 generated from the old description.  Furthermore, its speed is not dependent
5470 on processor complexity.  The instruction issue is possible if there is
5471 a transition from one automaton state to another one.
5472
5473 You can use either model to describe processor pipeline
5474 characteristics or even mix them.  You could use the old description
5475 for some processor submodels and the @acronym{DFA}-based one for other
5476 processor submodels.
5477
5478 In general, using the automaton based description is preferred.  Its
5479 model is richer and makes it possible to more accurately describe
5480 pipeline characteristics of processors, which results in improved
5481 code quality (although sometimes only marginally).  It will also be
5482 used as an infrastructure to implement sophisticated and practical
5483 instruction scheduling which will try many instruction sequences to
5484 choose the best one.
5485
5486
5487 @menu
5488 * Old pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
5489 * Automaton pipeline description:: Describing insn pipeline characteristics.
5490 * Comparison of the two descriptions:: Drawbacks of the old pipeline description
5491 @end menu
5492
5493 @node Old pipeline description
5494 @subsubsection Specifying Function Units
5495 @cindex old pipeline description
5496 @cindex function units, for scheduling
5497
5498 On most @acronym{RISC} machines, there are instructions whose results
5499 are not available for a specific number of cycles.  Common cases are
5500 instructions that load data from memory.  On many machines, a pipeline
5501 stall will result if the data is referenced too soon after the load
5502 instruction.
5503
5504 In addition, many newer microprocessors have multiple function units, usually
5505 one for integer and one for floating point, and often will incur pipeline
5506 stalls when a result that is needed is not yet ready.
5507
5508 The descriptions in this section allow the specification of how much
5509 time must elapse between the execution of an instruction and the time
5510 when its result is used.  It also allows specification of when the
5511 execution of an instruction will delay execution of similar instructions
5512 due to function unit conflicts.
5513
5514 For the purposes of the specifications in this section, a machine is
5515 divided into @dfn{function units}, each of which execute a specific
5516 class of instructions in first-in-first-out order.  Function units
5517 that accept one instruction each cycle and allow a result to be used
5518 in the succeeding instruction (usually via forwarding) need not be
5519 specified.  Classic @acronym{RISC} microprocessors will normally have
5520 a single function unit, which we can call @samp{memory}.  The newer
5521 ``superscalar'' processors will often have function units for floating
5522 point operations, usually at least a floating point adder and
5523 multiplier.
5524
5525 @findex define_function_unit
5526 Each usage of a function units by a class of insns is specified with a
5527 @code{define_function_unit} expression, which looks like this:
5528
5529 @smallexample
5530 (define_function_unit @var{name} @var{multiplicity} @var{simultaneity}
5531                       @var{test} @var{ready-delay} @var{issue-delay}
5532                      [@var{conflict-list}])
5533 @end smallexample
5534
5535 @var{name} is a string giving the name of the function unit.
5536
5537 @var{multiplicity} is an integer specifying the number of identical
5538 units in the processor.  If more than one unit is specified, they will
5539 be scheduled independently.  Only truly independent units should be
5540 counted; a pipelined unit should be specified as a single unit.  (The
5541 only common example of a machine that has multiple function units for a
5542 single instruction class that are truly independent and not pipelined
5543 are the two multiply and two increment units of the CDC 6600.)
5544
5545 @var{simultaneity} specifies the maximum number of insns that can be
5546 executing in each instance of the function unit simultaneously or zero
5547 if the unit is pipelined and has no limit.
5548
5549 All @code{define_function_unit} definitions referring to function unit
5550 @var{name} must have the same name and values for @var{multiplicity} and
5551 @var{simultaneity}.
5552
5553 @var{test} is an attribute test that selects the insns we are describing
5554 in this definition.  Note that an insn may use more than one function
5555 unit and a function unit may be specified in more than one
5556 @code{define_function_unit}.
5557
5558 @var{ready-delay} is an integer that specifies the number of cycles
5559 after which the result of the instruction can be used without
5560 introducing any stalls.
5561
5562 @var{issue-delay} is an integer that specifies the number of cycles
5563 after the instruction matching the @var{test} expression begins using
5564 this unit until a subsequent instruction can begin.  A cost of @var{N}
5565 indicates an @var{N-1} cycle delay.  A subsequent instruction may also
5566 be delayed if an earlier instruction has a longer @var{ready-delay}
5567 value.  This blocking effect is computed using the @var{simultaneity},
5568 @var{ready-delay}, @var{issue-delay}, and @var{conflict-list} terms.
5569 For a normal non-pipelined function unit, @var{simultaneity} is one, the
5570 unit is taken to block for the @var{ready-delay} cycles of the executing
5571 insn, and smaller values of @var{issue-delay} are ignored.
5572
5573 @var{conflict-list} is an optional list giving detailed conflict costs
5574 for this unit.  If specified, it is a list of condition test expressions
5575 to be applied to insns chosen to execute in @var{name} following the
5576 particular insn matching @var{test} that is already executing in
5577 @var{name}.  For each insn in the list, @var{issue-delay} specifies the
5578 conflict cost; for insns not in the list, the cost is zero.  If not
5579 specified, @var{conflict-list} defaults to all instructions that use the
5580 function unit.
5581
5582 Typical uses of this vector are where a floating point function unit can
5583 pipeline either single- or double-precision operations, but not both, or
5584 where a memory unit can pipeline loads, but not stores, etc.
5585
5586 As an example, consider a classic @acronym{RISC} machine where the
5587 result of a load instruction is not available for two cycles (a single
5588 ``delay'' instruction is required) and where only one load instruction
5589 can be executed simultaneously.  This would be specified as:
5590
5591 @smallexample
5592 (define_function_unit "memory" 1 1 (eq_attr "type" "load") 2 0)
5593 @end smallexample
5594
5595 For the case of a floating point function unit that can pipeline either
5596 single or double precision, but not both, the following could be specified:
5597
5598 @smallexample
5599 (define_function_unit
5600    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "sp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "dp_fp")])
5601 (define_function_unit
5602    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "dp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "sp_fp")])
5603 @end smallexample
5604
5605 @strong{Note:} The scheduler attempts to avoid function unit conflicts
5606 and uses all the specifications in the @code{define_function_unit}
5607 expression.  It has recently come to our attention that these
5608 specifications may not allow modeling of some of the newer
5609 ``superscalar'' processors that have insns using multiple pipelined
5610 units.  These insns will cause a potential conflict for the second unit
5611 used during their execution and there is no way of representing that
5612 conflict.  We welcome any examples of how function unit conflicts work
5613 in such processors and suggestions for their representation.
5614
5615 @node Automaton pipeline description
5616 @subsubsection Describing instruction pipeline characteristics
5617 @cindex automaton based pipeline description
5618
5619 This section describes constructions of the automaton based processor
5620 pipeline description.  The order of constructions within the machine
5621 description file is not important.
5622
5623 @findex define_automaton
5624 @cindex pipeline hazard recognizer
5625 The following optional construction describes names of automata
5626 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
5627 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
5628 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
5629 units to the automata, the total size of the automata is usually
5630 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
5631 construction, only one finite state automaton is generated.
5632
5633 @smallexample
5634 (define_automaton @var{automata-names})
5635 @end smallexample
5636
5637 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
5638 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
5639 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
5640 @code{define_query_cpu_unit}.
5641
5642 @findex define_cpu_unit
5643 @cindex processor functional units
5644 Each processor functional unit used in the description of instruction
5645 reservations should be described by the following construction.
5646
5647 @smallexample
5648 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
5649 @end smallexample
5650
5651 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
5652 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
5653 for other goals.
5654
5655 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
5656 which the unit is bound.  The automaton should be described in
5657 construction @code{define_automaton}.  You should give
5658 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
5659
5660 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
5661 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
5662 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
5663 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
5664 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
5665 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
5666 description of the subsequent constructions.
5667
5668 @findex define_query_cpu_unit
5669 @cindex querying function unit reservations
5670 The following construction describes CPU functional units analogously
5671 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
5672 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
5673 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
5674 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
5675 be used for future code generation goals (e.g. to generate
5676 @acronym{VLIW} insn templates).
5677
5678 @smallexample
5679 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
5680 @end smallexample
5681
5682 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
5683 separated by commas.
5684
5685 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
5686 which the unit is bound.
5687
5688 @findex define_insn_reservation
5689 @cindex instruction latency time
5690 @cindex regular expressions
5691 @cindex data bypass
5692 The following construction is the major one to describe pipeline
5693 characteristics of an instruction.
5694
5695 @smallexample
5696 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
5697                          @var{condition} @var{regexp})
5698 @end smallexample
5699
5700 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
5701 instruction.  There is an important difference between the old
5702 description and the automaton based pipeline description.  The latency
5703 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
5704 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
5705 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
5706 zero and the cost of output dependencies is the difference between
5707 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
5708 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
5709 change the default costs for any description by using the target hook
5710 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
5711
5712 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
5713 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
5714 the automaton description file generated for debugging.  The internal
5715 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
5716 good practice to use insn classes described in the processor manual.
5717
5718 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
5719 construction.  You should remember that you will be in trouble if
5720 @var{condition} for two or more different
5721 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
5722 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
5723 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
5724 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
5725 the same value is quite difficult (especially if the conditions
5726 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
5727 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
5728 recognizer considerably.
5729
5730 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
5731 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
5732 expression according to the following syntax:
5733
5734 @smallexample
5735        regexp = regexp "," oneof
5736               | oneof
5737
5738        oneof = oneof "|" allof
5739              | allof
5740
5741        allof = allof "+" repeat
5742              | repeat
5743
5744        repeat = element "*" number
5745               | element
5746
5747        element = cpu_function_unit_name
5748                | reservation_name
5749                | result_name
5750                | "nothing"
5751                | "(" regexp ")"
5752 @end smallexample
5753
5754 @itemize @bullet
5755 @item
5756 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
5757 the reservation.
5758
5759 @item
5760 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
5761 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
5762 regular expression @strong{or} etc.
5763
5764 @item
5765 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
5766 regular expression @strong{and} a reservation described by the
5767 second regular expression @strong{and} etc.
5768
5769 @item
5770 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
5771 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
5772 advancing (see @samp{,}).
5773
5774 @item
5775 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
5776 functional unit.
5777
5778 @item
5779 @samp{reservation_name} --- see description of construction
5780 @samp{define_reservation}.
5781
5782 @item
5783 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
5784 @end itemize
5785
5786 @findex define_reservation
5787 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
5788 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
5789 the common part by the following construction
5790
5791 @smallexample
5792 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
5793 @end smallexample
5794
5795 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
5796 Functional unit names and reservation names are in the same name
5797 space.  So the reservation names should be different from the
5798 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
5799
5800 @findex define_bypass
5801 @cindex instruction latency time
5802 @cindex data bypass
5803 The following construction is used to describe exceptions in the
5804 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
5805
5806 @smallexample
5807 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
5808                [@var{guard}])
5809 @end smallexample
5810
5811 @var{number} defines when the result generated by the instructions
5812 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
5813 instructions given in string @var{in_insn_names}.  The instructions in
5814 the string are separated by commas.
5815
5816 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
5817 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
5818 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
5819 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
5820 recognize complicated bypasses, e.g. when the consumer is only an address
5821 of insn @samp{store} (not a stored value).
5822
5823 @findex exclusion_set
5824 @findex presence_set
5825 @findex final_presence_set
5826 @findex absence_set
5827 @findex final_absence_set
5828 @cindex VLIW
5829 @cindex RISC
5830 The following five constructions are usually used to describe
5831 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
5832 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
5833 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
5834
5835 @smallexample
5836 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
5837 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
5838 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
5839 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
5840 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
5841 @end smallexample
5842
5843 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
5844 separated by commas.
5845
5846 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
5847 separated by comma.  Currently pattern is is one unit or units
5848 separated by white-spaces.
5849
5850 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
5851 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
5852 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
5853 example, the construction is useful for describing processors
5854 (e.g. some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
5855 functional unit which can execute simultaneously only single floating
5856 point insns or only double floating point insns.
5857
5858 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
5859 functional unit in the first string can not be reserved unless at
5860 least one of pattern of units whose names are in the second string is
5861 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
5862 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
5863 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
5864 construction
5865
5866 @smallexample
5867 (presence_set "slot1" "slot0")
5868 @end smallexample
5869
5870 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
5871 reservation.  In this case we could write
5872
5873 @smallexample
5874 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
5875 @end smallexample
5876
5877 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
5878 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
5879 done.  When an instruction is issued in given automaton state
5880 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
5881 state is changed.  The first state is a source state, the second one
5882 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
5883 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
5884 done on the result reservation.  This construction is useful to
5885 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
5886 For example, if we use
5887
5888 @smallexample
5889 (presence_set "slot1" "slot0")
5890 @end smallexample
5891
5892 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
5893 @samp{slot0} which is absent in the source state).
5894
5895 @smallexample
5896 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
5897 @end smallexample
5898
5899 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
5900
5901 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
5902 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
5903 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
5904 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
5905 this one but it is symmetric).  For example, it is useful for
5906 description that @acronym{VLIW} @samp{slot0} can not be reserved after
5907 @samp{slot1} or @samp{slot2} reservation.  We could describe it by the
5908 following construction
5909
5910 @smallexample
5911 (absence_set "slot2" "slot0, slot1")
5912 @end smallexample
5913
5914 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
5915 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
5916 this case we could write
5917
5918 @smallexample
5919 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
5920 @end smallexample
5921
5922 All functional units mentioned in a set should belong to the same
5923 automaton.
5924
5925 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
5926 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
5927 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
5928
5929 @findex automata_option
5930 @cindex deterministic finite state automaton
5931 @cindex nondeterministic finite state automaton
5932 @cindex finite state automaton minimization
5933 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
5934 the following construction.
5935
5936 @smallexample
5937 (automata_option @var{options})
5938 @end smallexample
5939
5940 @var{options} is a string giving options which affect the generated
5941 code.  Currently there are the following options:
5942
5943 @itemize @bullet
5944 @item
5945 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
5946 only worth to do when we are debugging the description and need to
5947 look more accurately at reservations of states.
5948
5949 @item
5950 @dfn{time} means printing additional time statistics about
5951 generation of automata.
5952
5953 @item
5954 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
5955 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
5956 verification and debugging.
5957
5958 @item
5959 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
5960 non-critical errors.
5961
5962 @item
5963 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
5964 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
5965 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
5966 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
5967 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
5968 may be rejected by reservations in the subsequent insns.  You can not
5969 query functional unit reservations in nondeterministic automaton
5970 states.
5971
5972 @item
5973 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
5974 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
5975 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
5976 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
5977 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
5978 huge automaton.
5979 @end itemize
5980
5981 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
5982 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
5983 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
5984 the following functional units.
5985
5986 @smallexample
5987 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
5988 (define_cpu_unit "port0, port1")
5989 @end smallexample
5990
5991 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
5992 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
5993 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
5994 are issued into the second pipeline.  Integer division and
5995 multiplication insns can be executed only in the second integer
5996 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
5997 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e. the subsequent
5998 integer division insn can not be issued until the current division
5999 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
6000 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
6001 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
6002 incurred.  To describe all of this we could specify
6003
6004 @smallexample
6005 (define_cpu_unit "div")
6006
6007 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
6008                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
6009
6010 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
6011                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
6012
6013 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
6014                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
6015
6016 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
6017                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
6018
6019 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
6020 @end smallexample
6021
6022 To simplify the description we could describe the following reservation
6023
6024 @smallexample
6025 (define_reservation "finish" "port0|port1")
6026 @end smallexample
6027
6028 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
6029 construction
6030
6031 @smallexample
6032 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
6033                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
6034 @end smallexample
6035
6036
6037 @node Comparison of the two descriptions
6038 @subsubsection Drawbacks of the old pipeline description
6039 @cindex old pipeline description
6040 @cindex automaton based pipeline description
6041 @cindex processor functional units
6042 @cindex interlock delays
6043 @cindex instruction latency time
6044 @cindex pipeline hazard recognizer
6045 @cindex data bypass
6046
6047 The old instruction level parallelism description and the pipeline
6048 hazards recognizer based on it have the following drawbacks in
6049 comparison with the @acronym{DFA}-based ones:
6050
6051 @itemize @bullet
6052 @item
6053 Each functional unit is believed to be reserved at the instruction
6054 execution start.  This is a very inaccurate model for modern
6055 processors.
6056
6057 @item
6058 An inadequate description of instruction latency times.  The latency
6059 time is bound with a functional unit reserved by an instruction not
6060 with the instruction itself.  In other words, the description is
6061 oriented to describe at most one unit reservation by each instruction.
6062 It also does not permit to describe special bypasses between
6063 instruction pairs.
6064
6065 @item
6066 The implementation of the pipeline hazard recognizer interface has
6067 constraints on number of functional units.  This is a number of bits
6068 in integer on the host machine.
6069
6070 @item
6071 The interface to the pipeline hazard recognizer is more complex than
6072 one to the automaton based pipeline recognizer.
6073
6074 @item
6075 An unnatural description when you write a unit and a condition which
6076 selects instructions using the unit.  Writing all unit reservations
6077 for an instruction (an instruction class) is more natural.
6078
6079 @item
6080 The recognition of the interlock delays has a slow implementation.  The GCC
6081 scheduler supports structures which describe the unit reservations.
6082 The more functional units a processor has, the slower its pipeline hazard
6083 recognizer will be.  Such an implementation would become even slower when we
6084 allowed to
6085 reserve functional units not only at the instruction execution start.
6086 In an automaton based pipeline hazard recognizer, speed is not dependent
6087 on processor complexity.
6088 @end itemize
6089
6090 @node Conditional Execution
6091 @section Conditional Execution
6092 @cindex conditional execution
6093 @cindex predication
6094
6095 A number of architectures provide for some form of conditional
6096 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
6097 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
6098 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
6099 can be quite tedious to describe these forms directly in the
6100 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
6101
6102 @findex define_cond_exec
6103 @smallexample
6104 (define_cond_exec
6105   [@var{predicate-pattern}]
6106   "@var{condition}"
6107   "@var{output-template}")
6108 @end smallexample
6109
6110 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
6111 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
6112 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
6113 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
6114 alternative.
6115
6116 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
6117 pattern to match.
6118
6119 @findex current_insn_predicate
6120 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
6121 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
6122 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
6123 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
6124 In order to handle the general case, there is a global variable
6125 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
6126 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
6127
6128 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
6129 the @code{predicable} instruction attribute is made.
6130 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be boolean (i.e.@: have
6131 exactly two elements in its @var{list-of-values}).  Further, it must
6132 not be used with complex expressions.  That is, the default and all
6133 uses in the insns must be a simple constant, not dependent on the
6134 alternative or anything else.
6135
6136 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
6137 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
6138 generated that matches a predicated version of the instruction.
6139 For example,
6140
6141 @smallexample
6142 (define_insn "addsi"
6143   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
6144         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
6145                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
6146   "@var{test1}"
6147   "add %2,%1,%0")
6148
6149 (define_cond_exec
6150   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
6151        (const_int 0))]
6152   "@var{test2}"
6153   "(%0)")
6154 @end smallexample
6155
6156 @noindent
6157 generates a new pattern
6158
6159 @smallexample
6160 (define_insn ""
6161   [(cond_exec
6162      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
6163      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
6164           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
6165                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
6166   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
6167   "(%3) add %2,%1,%0")
6168 @end smallexample
6169
6170 @node Constant Definitions
6171 @section Constant Definitions
6172 @cindex constant definitions
6173 @findex define_constants
6174
6175 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
6176 can be a maintenance problem.
6177
6178 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
6179 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
6180 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
6181 if the corresponding value had been written instead.  You may use
6182 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
6183 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
6184 a different value.
6185
6186 To come back to the a29k load multiple example, instead of
6187
6188 @smallexample
6189 (define_insn ""
6190   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
6191      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
6192            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
6193       (use (reg:SI 179))
6194       (clobber (reg:SI 179))])]
6195   ""
6196   "loadm 0,0,%1,%2")
6197 @end smallexample
6198
6199 You could write:
6200
6201 @smallexample
6202 (define_constants [
6203     (R_BP 177)
6204     (R_FC 178)
6205     (R_CR 179)
6206     (R_Q  180)
6207 ])
6208
6209 (define_insn ""
6210   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
6211      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
6212            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
6213       (use (reg:SI R_CR))
6214       (clobber (reg:SI R_CR))])]
6215   ""
6216   "loadm 0,0,%1,%2")
6217 @end smallexample
6218
6219 The constants that are defined with a define_constant are also output
6220 in the insn-codes.h header file as #defines.
6221 @end ifset