OSDN Git Service

2008-06-28 Sandra Loosemore <sandra@codesourcery.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / md.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001,
2 @c 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @ifset INTERNALS
7 @node Machine Desc
8 @chapter Machine Descriptions
9 @cindex machine descriptions
10
11 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
12 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13
14 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
15 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
16 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
17 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
18 is inside a quoted string.
19
20 See the next chapter for information on the C header file.
21
22 @menu
23 * Overview::            How the machine description is used.
24 * Patterns::            How to write instruction patterns.
25 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
26 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
27 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
28                         from such an insn.
29 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
30                         the assembler code.
31 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
32                         for an insn.
33 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
34 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
35 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
36 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
37 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
38 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
39 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
40 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
41                         for a standard operation.
42 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
43 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
44 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
45 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
46 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
47                          predication.
48 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
49                         md file.
50 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
51 @end menu
52
53 @node Overview
54 @section Overview of How the Machine Description is Used
55
56 There are three main conversions that happen in the compiler:
57
58 @enumerate
59
60 @item
61 The front end reads the source code and builds a parse tree.
62
63 @item
64 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
65 instruction patterns.
66
67 @item
68 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
69 code.
70
71 @end enumerate
72
73 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
74 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
75 choose the pattern with the right name and apply the operands according
76 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
77 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
78 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
79 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
80 named pattern it needs, it will abort.
81
82 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
83 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
84 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
85 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
86 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
87 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
88 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
89 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
90
91 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
92 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
93 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
94 example.
95
96 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
97 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
98 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
99 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
100
101 @node Patterns
102 @section Everything about Instruction Patterns
103 @cindex patterns
104 @cindex instruction patterns
105
106 @findex define_insn
107 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
108 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
109 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
110 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
111
112 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
113
114 @enumerate
115 @item
116 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
117 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
118 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
119 the instruction patterns with those names, if the names are defined
120 in the machine description.
121
122 The absence of a name is indicated by writing an empty string
123 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
124 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
125 to be combined later on.
126
127 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
128 effect; they are equivalent to no name at all.
129
130 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
131 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
132 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
133 to having a nameless pattern for all other purposes.
134
135 @item
136 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
137 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
138 incomplete because it may contain @code{match_operand},
139 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
140 operands of the instruction.
141
142 If the vector has only one element, that element is the template for the
143 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
144 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
145 elements described.
146
147 @item
148 @cindex pattern conditions
149 @cindex conditions, in patterns
150 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
151 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
152
153 @cindex named patterns and conditions
154 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
155 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
156 flags.  The compiler needs to test these conditions during
157 initialization in order to learn exactly which named instructions are
158 available in a particular run.
159
160 @findex operands
161 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
162 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
163 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
164 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
165 can't be used to control register allocation, for example by excluding
166 certain hard registers or hard register combinations.
167
168 @item
169 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
170 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
171 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
172
173 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
174 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
175
176 @item
177 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
178 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
179 @end enumerate
180
181 @node Example
182 @section Example of @code{define_insn}
183 @cindex @code{define_insn} example
184
185 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
186
187 @smallexample
188 (define_insn "tstsi"
189   [(set (cc0)
190         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
191   ""
192   "*
193 @{
194   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
195     return \"tstl %0\";
196   return \"cmpl #0,%0\";
197 @}")
198 @end smallexample
199
200 @noindent
201 This can also be written using braced strings:
202
203 @smallexample
204 (define_insn "tstsi"
205   [(set (cc0)
206         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
207   ""
208 @{
209   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
210     return "tstl %0";
211   return "cmpl #0,%0";
212 @})
213 @end smallexample
214
215 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
216 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
217 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
218 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
219 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
220 can be constructed using this pattern.
221
222 The output control string is a piece of C code which chooses which
223 output template to return based on the kind of operand and the specific
224 type of CPU for which code is being generated.
225
226 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
227
228 @node RTL Template
229 @section RTL Template
230 @cindex RTL insn template
231 @cindex generating insns
232 @cindex insns, generating
233 @cindex recognizing insns
234 @cindex insns, recognizing
235
236 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
237 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
238 says how to construct an insn from specified operands.
239
240 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
241 template.  Matching involves determining the values that serve as the
242 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
243 controlled by special expression types that direct matching and
244 substitution of the operands.
245
246 @table @code
247 @findex match_operand
248 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
249 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
250 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
251 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
252 appears at this position in the insn will be taken as operand
253 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
254 pattern will not match at all.
255
256 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
257 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
258 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
259 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
260 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
261 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
262 other operand numbers.
263
264 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
265 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
266 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
267 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
268 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
269 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
270 returns zero, this instruction pattern fails to match.
271 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
272 done on the operand, so anything which occurs in this position is
273 valid.
274
275 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
276 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
277 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
278 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
279 @code{VOIDmode}.
280
281 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
282 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
283 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
284
285 People are often unclear on the difference between the constraint and the
286 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
287 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
288 controls various decisions in the case of an insn which does match.
289
290 @findex match_scratch
291 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
292 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
293 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
294 expression.
295
296 When matching patterns, this is equivalent to
297
298 @smallexample
299 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
300 @end smallexample
301
302 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
303 expression.
304
305 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
306 expressions whose operands are either a hard register or
307 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
308 necessary.  @xref{Side Effects}.
309
310 @findex match_dup
311 @item (match_dup @var{n})
312 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
313 It is used when the operand needs to appear more than once in the
314 insn.
315
316 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
317 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
318 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
319 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
320 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
321 identical-looking expression.
322
323 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
324 a particular register is being used for two operands (example:
325 @code{add} that adds one register to another; the second register is
326 both an input operand and the output operand).  Use a matching
327 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
328 operand is used in two places in the template, such as an instruction
329 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
330 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
331 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
332
333 @findex match_operator
334 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
335 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
336 code.
337
338 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
339 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
340 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
341
342 When matching an expression, it matches an expression if the function
343 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
344 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
345
346 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
347 follows, to match any expression whose operator is one of the
348 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
349
350 @smallexample
351 int
352 commutative_integer_operator (x, mode)
353      rtx x;
354      enum machine_mode mode;
355 @{
356   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
357   if (GET_MODE (x) != mode)
358     return 0;
359   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
360           || code == EQ || code == NE);
361 @}
362 @end smallexample
363
364 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
365 of a commutative operator applied to two general operands:
366
367 @smallexample
368 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
369   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
370    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
371 @end smallexample
372
373 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
374 because the expressions to be matched all contain two operands.
375
376 When this pattern does match, the two operands of the commutative
377 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
378 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
379 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
380 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
381
382 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
383 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
384 predicate function, and that function is solely responsible for
385 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
386
387 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
388 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
389 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
390 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
391 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
392 only its expression code matters.
393
394 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
395 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
396 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
397 register allocation because the register allocator often looks at
398 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
399
400 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
401 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
402 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
403 However, if parts of its @var{operands} are matched by
404 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
405 their own.
406
407 @findex match_op_dup
408 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
409 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
410 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
411 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
412 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
413 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
414 recognition template, and it matches only an identical-looking
415 expression.
416
417 @findex match_parallel
418 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
419 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
420 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
421 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
422
423 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
424 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
425 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
426 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
427 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
428 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
429 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
430 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
431 those listed in the @code{match_parallel}.
432
433 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
434 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
435 in a @code{parallel}.  For example,
436
437 @smallexample
438 (define_insn ""
439   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
440      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
441            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
442       (use (reg:SI 179))
443       (clobber (reg:SI 179))])]
444   ""
445   "loadm 0,0,%1,%2")
446 @end smallexample
447
448 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
449 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
450 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
451 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
452 registers and memory locations.
453
454 An insn that matches this pattern might look like:
455
456 @smallexample
457 (parallel
458  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
459   (use (reg:SI 179))
460   (clobber (reg:SI 179))
461   (set (reg:SI 21)
462        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
463                         (const_int 4))))
464   (set (reg:SI 22)
465        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
466                         (const_int 8))))])
467 @end smallexample
468
469 @findex match_par_dup
470 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
471 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
472 @code{match_operator}.
473
474 @end table
475
476 @node Output Template
477 @section Output Templates and Operand Substitution
478 @cindex output templates
479 @cindex operand substitution
480
481 @cindex @samp{%} in template
482 @cindex percent sign
483 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
484 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
485 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
486 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
487 identify places where different variants of the assembler require
488 different syntax.
489
490 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
491 operand @var{n} at that point in the string.
492
493 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
494 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
495 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
496 additional letters with nonstandard meanings.
497
498 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
499 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
500 operand.
501
502 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
503 the constant is negated before printing.
504
505 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
506 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
507 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
508 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
509 as if it were a memory reference.
510
511 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
512 instruction.
513
514 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
515 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
516 referred to more than once in a single template that generates multiple
517 assembler instructions.
518
519 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
520 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
521 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
522 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
523 which punctuation characters are valid with the
524 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
525
526 @cindex \
527 @cindex backslash
528 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
529 for the instructions, with @samp{\;} between them.
530
531 @cindex matching operands
532 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
533 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
534 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
535 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
536 operand.
537
538 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
539 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
540 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
541 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
542 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
543 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
544 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
545 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
546 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
547 it to do nothing.
548
549 @cindex @code{#} in template
550 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
551 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
552 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
553 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
554 multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
555 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
556 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
557 instructions.
558
559 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
560 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
561 describe multiple variants of assembler language syntax.
562 @xref{Instruction Output}.
563
564 @node Output Statement
565 @section C Statements for Assembler Output
566 @cindex output statements
567 @cindex C statements for assembler output
568 @cindex generating assembler output
569
570 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
571 assembler code for all the cases that are recognized by a single
572 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
573 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
574 machine instructions.
575
576 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
577 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
578 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
579 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
580 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
581 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
582 might write this pattern:
583
584 @smallexample
585 (define_insn "addsi3"
586   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
587         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
588                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
589   ""
590   "@@
591    addr %2,%0
592    addm %2,%0")
593 @end smallexample
594
595 @cindex @code{*} in template
596 @cindex asterisk in template
597 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
598 output template but rather a piece of C program that should compute a
599 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
600 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
601 require doublequote characters to delimit them.  To include these
602 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
603
604 If the output control string is written as a brace block instead of a
605 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
606 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
607 doublequotes surrounding C string literals.
608
609 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
610 is @code{rtx []}.
611
612 It is very common to select different ways of generating assembler code
613 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
614 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
615 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
616 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
617 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
618 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
619 values of those bits.
620
621 @findex output_asm_insn
622 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
623 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
624 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
625 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
626 that you declare locally and initialize yourself.
627
628 @findex which_alternative
629 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
630 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
631 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
632 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
633 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
634 etc.).
635
636 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
637 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
638 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
639
640 @smallexample
641 (define_insn ""
642   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
643         (const_int 0))]
644   ""
645   @{
646   return (which_alternative == 0
647           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
648   @})
649 @end smallexample
650
651 The example above, where the assembler code to generate was
652 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
653 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
654
655 @smallexample
656 @group
657 (define_insn ""
658   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
659         (const_int 0))]
660   ""
661   "@@
662    clrreg %0
663    clrmem %0")
664 @end group
665 @end smallexample
666
667 @node Predicates
668 @section Predicates
669 @cindex predicates
670 @cindex operand predicates
671 @cindex operator predicates
672
673 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
674 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
675 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
676 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
677 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
678 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
679 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
680 that end in @samp{_operator}.
681
682 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
683 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
684 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
685 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
686 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
687 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
688 functions; this can be useful in output templates or other
689 machine-specific code.
690
691 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
692 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
693 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
694 better code if the predicates specify the requirements of the machine
695 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
696 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
697 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
698 in the extra condition.
699
700 @cindex predicates and machine modes
701 @cindex normal predicates
702 @cindex special predicates
703 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
704 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
705 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
706 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
707 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
708 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
709 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
710 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
711 constant will fit in the requested mode.
712
713 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
714 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
715 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
716 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
717 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
718 without specifying a mode.
719
720 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
721 are called @dfn{special}.  The generic predicates
722 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
723 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
724 diagnosis when special predicates are used.
725
726 @menu
727 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
728 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
729                                     functions.
730 @end menu
731
732 @node Machine-Independent Predicates
733 @subsection Machine-Independent Predicates
734 @cindex machine-independent predicates
735 @cindex generic predicates
736
737 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
738 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
739 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
740
741 @defun immediate_operand
742 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
743 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
744 must be constant.
745 @end defun
746
747 @defun const_int_operand
748 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
749 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
750 does not allow a symbol or label.
751 @end defun
752
753 @defun const_double_operand
754 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
755 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
756 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
757 constants.
758 @end defun
759
760 @noindent
761 The second category of predicates allow only some kind of machine
762 register.
763
764 @defun register_operand
765 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
766 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
767 instruction operands on a RISC machine.
768 @end defun
769
770 @defun pmode_register_operand
771 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
772 a limitation in the machine-description reader.
773
774 @smallexample
775 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
776 @end smallexample
777
778 @noindent
779 means exactly what
780
781 @smallexample
782 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
783 @end smallexample
784
785 @noindent
786 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
787 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
788 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
789 options.  @xref{Misc}.
790 @end defun
791
792 @defun scratch_operand
793 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
794 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
795 it should not be used directly.
796 @end defun
797
798 @noindent
799 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
800
801 @defun memory_operand
802 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
803 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
804 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
805 @end defun
806
807 @defun address_operand
808 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
809 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
810 @var{mode}, again determined by the weak form of
811 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
812 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
813 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
814 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
815 the mode @var{mode}.
816 @end defun
817
818 @defun indirect_operand
819 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
820 memory references with a @code{general_operand} as the address
821 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
822 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
823 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
824 different requirements for memory operands for different instructions,
825 it is better to define target-specific predicates which enforce the
826 hardware's requirements explicitly.
827 @end defun
828
829 @defun push_operand
830 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
831 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
832 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
833 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
834 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
835 @end defun
836
837 @defun pop_operand
838 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
839 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
840 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
841 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
842 @end defun
843
844 @noindent
845 The fourth category of predicates allow some combination of the above
846 operands.
847
848 @defun nonmemory_operand
849 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
850 @end defun
851
852 @defun nonimmediate_operand
853 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
854 @end defun
855
856 @defun general_operand
857 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
858 valid for @var{mode}.
859 @end defun
860
861 @noindent
862 Finally, there is one generic operator predicate.
863
864 @defun comparison_operator
865 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
866 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
867 expression code.
868 @end defun
869
870 @node Defining Predicates
871 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
872 @cindex defining predicates
873 @findex define_predicate
874 @findex define_special_predicate
875
876 Many machines have requirements for their operands that cannot be
877 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
878 additional predicates using @code{define_predicate} and
879 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
880 three operands:
881
882 @itemize @bullet
883 @item
884 The name of the predicate, as it will be referred to in
885 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
886
887 @item
888 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
889 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
890 the following RTL codes:
891
892 @table @code
893 @item MATCH_OPERAND
894 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
895 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
896 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
897 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
898 predicates and predicates that have already been defined.
899
900 @item MATCH_CODE
901 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
902 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
903
904 The first operand of this expression is a string constant containing a
905 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
906 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
907
908 The second operand is a string constant which indicates what
909 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
910 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
911 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
912 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
913 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
914 characters it is the result of the previous character.  A digit
915 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
916 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
917 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
918 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
919 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
920 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
921 object.
922
923 @item MATCH_TEST
924 This expression has one operand, a string constant containing a C
925 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
926 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
927 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
928 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
929
930 @item  AND
931 @itemx IOR
932 @itemx NOT
933 @itemx IF_THEN_ELSE
934 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
935 logical operators, which have the semantics of the C operators
936 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
937 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
938 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
939 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
940 @end table
941
942 @item
943 An optional block of C code, which should execute
944 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
945 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
946 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
947 available with those names.
948
949 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
950 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
951 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
952 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
953 code block that was checked in the RTL expression.
954 @end itemize
955
956 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
957 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
958 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
959 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
960 @code{MATCH_CODE}.
961
962 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
963 machine description:
964
965 @smallexample
966 @group
967 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
968 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
969   (and (match_code "symbol_ref")
970        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
971 @end group
972 @end smallexample
973
974 @noindent
975 And here is another, showing the use of the C block.
976
977 @smallexample
978 @group
979 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
980 (define_predicate "gr_register_operand"
981   (match_operand 0 "register_operand")
982 @{
983   unsigned int regno;
984   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
985     op = SUBREG_REG (op);
986
987   regno = REGNO (op);
988   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
989 @})
990 @end group
991 @end smallexample
992
993 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
994 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
995 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
996 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
997 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
998 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
999 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1000 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1001 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1002 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1003 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1004 @code{immediate_operand}.
1005
1006 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1007 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1008 by @command{genrecog}.
1009
1010 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1011 test predicates.  It also writes a header file containing function
1012 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1013 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1014 @end ifset
1015
1016 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1017 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1018 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1019 @ifset INTERNALS
1020 @node Constraints
1021 @section Operand Constraints
1022 @cindex operand constraints
1023 @cindex constraints
1024
1025 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1026 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1027 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1028 predicate.
1029
1030 @end ifset
1031 @ifclear INTERNALS
1032 @node Constraints
1033 @section Constraints for @code{asm} Operands
1034 @cindex operand constraints, @code{asm}
1035 @cindex constraints, @code{asm}
1036 @cindex @code{asm} constraints
1037
1038 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1039 @code{asm} operands.
1040 @end ifclear
1041 Constraints can say whether
1042 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1043 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1044 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1045 have.  Constraints can also require two operands to match.
1046
1047 @ifset INTERNALS
1048 @menu
1049 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1050 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1051 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1052 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1053 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute.
1054 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1055 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1056 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1057 @end menu
1058 @end ifset
1059
1060 @ifclear INTERNALS
1061 @menu
1062 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1063 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1064 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1065 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1066 @end menu
1067 @end ifclear
1068
1069 @node Simple Constraints
1070 @subsection Simple Constraints
1071 @cindex simple constraints
1072
1073 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1074 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1075 the letters that are allowed:
1076
1077 @table @asis
1078 @item whitespace
1079 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1080 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1081 be visually aligned in the machine description even if they have different
1082 number of constraints and modifiers.
1083
1084 @cindex @samp{m} in constraint
1085 @cindex memory references in constraints
1086 @item @samp{m}
1087 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1088 supports in general.
1089 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1090 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1091
1092 @cindex offsettable address
1093 @cindex @samp{o} in constraint
1094 @item @samp{o}
1095 A memory operand is allowed, but only if the address is
1096 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1097 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1098 may be added to the address and the result is also a valid memory
1099 address.
1100
1101 @cindex autoincrement/decrement addressing
1102 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1103 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1104 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1105 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1106 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1107 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1108 addressing modes that the machine supports.
1109
1110 Note that in an output operand which can be matched by another
1111 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1112 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1113 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1114
1115 @cindex @samp{V} in constraint
1116 @item @samp{V}
1117 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1118 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1119
1120 @cindex @samp{<} in constraint
1121 @item @samp{<}
1122 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1123 postdecrement) is allowed.
1124
1125 @cindex @samp{>} in constraint
1126 @item @samp{>}
1127 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1128 postincrement) is allowed.
1129
1130 @cindex @samp{r} in constraint
1131 @cindex registers in constraints
1132 @item @samp{r}
1133 A register operand is allowed provided that it is in a general
1134 register.
1135
1136 @cindex constants in constraints
1137 @cindex @samp{i} in constraint
1138 @item @samp{i}
1139 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1140 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1141 assembly time or later.
1142
1143 @cindex @samp{n} in constraint
1144 @item @samp{n}
1145 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1146 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1147 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1148 rather than @samp{i}.
1149
1150 @cindex @samp{I} in constraint
1151 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1152 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1153 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1154 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1155 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1156 This is the range permitted as a shift count in the shift
1157 instructions.
1158
1159 @cindex @samp{E} in constraint
1160 @item @samp{E}
1161 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1162 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1163 that of the host machine (on which the compiler is running).
1164
1165 @cindex @samp{F} in constraint
1166 @item @samp{F}
1167 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1168 @code{const_vector}) is allowed.
1169
1170 @cindex @samp{G} in constraint
1171 @cindex @samp{H} in constraint
1172 @item @samp{G}, @samp{H}
1173 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1174 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1175
1176 @cindex @samp{s} in constraint
1177 @item @samp{s}
1178 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1179 allowed.
1180
1181 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1182 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1183 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1184 better code to be generated.
1185
1186 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1187 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1188 and 127, better code results from loading the value into a register and
1189 using the register.  This is because the load into the register can be
1190 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1191 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1192 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1193 constraints.
1194
1195 @cindex @samp{g} in constraint
1196 @item @samp{g}
1197 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1198 registers that are not general registers.
1199
1200 @cindex @samp{X} in constraint
1201 @item @samp{X}
1202 @ifset INTERNALS
1203 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1204 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1205 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1206 require a scratch register.
1207 @end ifset
1208 @ifclear INTERNALS
1209 Any operand whatsoever is allowed.
1210 @end ifclear
1211
1212 @cindex @samp{0} in constraint
1213 @cindex digits in constraint
1214 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1215 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1216 digit is used together with letters within the same alternative, the
1217 digit should come last.
1218
1219 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1220 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1221 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1222 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1223 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1224 can use multiple alternatives instead.
1225
1226 @cindex matching constraint
1227 @cindex constraint, matching
1228 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1229 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1230 @ifset INTERNALS
1231 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1232 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1233 @end ifset
1234 @ifclear INTERNALS
1235 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1236 two input operands and an output operand, but on most CISC
1237 @end ifclear
1238 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1239 input-output operand:
1240
1241 @smallexample
1242 addl #35,r12
1243 @end smallexample
1244
1245 Matching constraints are used in these circumstances.
1246 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1247 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1248 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1249 constraint.
1250
1251 @ifset INTERNALS
1252 For operands to match in a particular case usually means that they
1253 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1254 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1255 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1256 For proper results in such cases, the output template should always
1257 use the output-operand's number when printing the operand.
1258 @end ifset
1259
1260 @cindex load address instruction
1261 @cindex push address instruction
1262 @cindex address constraints
1263 @cindex @samp{p} in constraint
1264 @item @samp{p}
1265 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1266 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1267
1268 @findex address_operand
1269 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1270 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1271 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1272 reference for which the address would be valid.
1273
1274 @cindex other register constraints
1275 @cindex extensible constraints
1276 @item @var{other-letters}
1277 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1278 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1279 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1280 for data, address and floating point registers.
1281 @end table
1282
1283 @ifset INTERNALS
1284 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1285 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1286 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1287 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1288 done by copying an operand into a register.
1289
1290 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1291
1292 @smallexample
1293 (define_insn ""
1294   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1295         (plus:SI (match_dup 0)
1296                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1297   ""
1298   "@dots{}")
1299 @end smallexample
1300
1301 @noindent
1302 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1303
1304 @smallexample
1305 (define_insn ""
1306   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1307         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1308                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1309   ""
1310   "@dots{}")
1311 @end smallexample
1312
1313 @noindent
1314 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1315 identical.  If we are considering an insn of the form
1316
1317 @smallexample
1318 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1319   (set (reg:SI 3)
1320        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1321   @dots{})
1322 @end smallexample
1323
1324 @noindent
1325 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1326 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1327 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1328 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1329 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1330 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1331 results might look like this:
1332
1333 @smallexample
1334 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1335   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1336   @dots{})
1337
1338 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1339   (set (reg:SI 3)
1340        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1341   @dots{})
1342 @end smallexample
1343
1344 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1345 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1346 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1347 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1348 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1349 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1350 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1351 reloading any possible operand so that it will fit.
1352
1353 @itemize @bullet
1354 @item
1355 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1356 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1357
1358 For example, an operand whose constraints permit everything except
1359 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1360
1361 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1362 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1363 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1364 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1365 more selective.
1366
1367 @item
1368 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1369 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1370 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1371 compiler knows how to copy a register into another register of the
1372 proper class in order to make an instruction valid.
1373
1374 @cindex nonoffsettable memory reference
1375 @cindex memory reference, nonoffsettable
1376 @item
1377 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1378 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1379 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1380
1381 @item
1382 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1383 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1384 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1385 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1386
1387 @item
1388 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1389 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1390 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1391 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1392 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1393 objects allowed by the constraint.
1394 @end itemize
1395
1396 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1397 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1398 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1399 how to copy a register temporarily into memory.
1400
1401 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1402 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1403 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1404 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1405 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1406 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1407 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1408 @code{sign_extend}.
1409 @end ifset
1410
1411 @node Multi-Alternative
1412 @subsection Multiple Alternative Constraints
1413 @cindex multiple alternative constraints
1414
1415 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1416 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1417 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1418 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1419 another.
1420
1421 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1422 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1423 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1424 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1425 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1426 @ifset INTERNALS
1427 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1428
1429 @smallexample
1430 (define_insn "iorsi3"
1431   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1432         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1433                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1434   @dots{})
1435 @end smallexample
1436
1437 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1438 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1439 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1440 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1441 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1442 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1443 @end ifset
1444
1445 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1446 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1447 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1448 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1449 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1450 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1451 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1452
1453 @table @code
1454 @cindex @samp{?} in constraint
1455 @cindex question mark
1456 @item ?
1457 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1458 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1459 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1460 in it.
1461
1462 @cindex @samp{!} in constraint
1463 @cindex exclamation point
1464 @item !
1465 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1466 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1467 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1468 @end table
1469
1470 @ifset INTERNALS
1471 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1472 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1473 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1474 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1475 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1476 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1477 @end ifset
1478
1479 @ifset INTERNALS
1480 @node Class Preferences
1481 @subsection Register Class Preferences
1482 @cindex class preference constraints
1483 @cindex register class preference constraints
1484
1485 @cindex voting between constraint alternatives
1486 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1487 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1488 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1489 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1490 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1491 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1492 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1493 favor of a general register.  The machine description says which registers
1494 are considered general.
1495
1496 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1497 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1498 @end ifset
1499
1500 @node Modifiers
1501 @subsection Constraint Modifier Characters
1502 @cindex modifiers in constraints
1503 @cindex constraint modifier characters
1504
1505 @c prevent bad page break with this line
1506 Here are constraint modifier characters.
1507
1508 @table @samp
1509 @cindex @samp{=} in constraint
1510 @item =
1511 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1512 value is discarded and replaced by output data.
1513
1514 @cindex @samp{+} in constraint
1515 @item +
1516 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1517
1518 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1519 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1520 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1521 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1522 are assumed to be input only.
1523
1524 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1525 first character of the constraint string.
1526
1527 @cindex @samp{&} in constraint
1528 @cindex earlyclobber operand
1529 @item &
1530 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1531 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1532 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1533 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1534 address.
1535
1536 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1537 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1538 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1539 @samp{movdf} insn of the 68000.
1540
1541 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1542 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1543 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1544 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1545 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1546
1547 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1548
1549 @cindex @samp{%} in constraint
1550 @item %
1551 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1552 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1553 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1554 constraints.
1555 @ifset INTERNALS
1556 This is often used in patterns for addition instructions
1557 that really have only two operands: the result must go in one of the
1558 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1559 instruction is defined:
1560
1561 @smallexample
1562 (define_insn "addhi3"
1563   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1564      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1565               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1566   @dots{})
1567 @end smallexample
1568 @end ifset
1569 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1570 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1571 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1572 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1573 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1574 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1575 @samp{%} to make the intended insn match.
1576
1577 @cindex @samp{#} in constraint
1578 @item #
1579 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1580 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1581 register preferences.
1582
1583 @cindex @samp{*} in constraint
1584 @item *
1585 Says that the following character should be ignored when choosing
1586 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1587 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1588
1589 @ifset INTERNALS
1590 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1591 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1592 copying it into an address register.  While either kind of register is
1593 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1594 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1595 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1596 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1597 register preferences.
1598
1599 @smallexample
1600 (define_insn "extendhisi2"
1601   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1602         (sign_extend:SI
1603          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1604   @dots{})
1605 @end smallexample
1606 @end ifset
1607 @end table
1608
1609 @node Machine Constraints
1610 @subsection Constraints for Particular Machines
1611 @cindex machine specific constraints
1612 @cindex constraints, machine specific
1613
1614 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1615 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1616 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1617 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1618 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1619 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1620 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1621 immediate-constant format.
1622
1623 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1624 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1625 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1626 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1627 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1628 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1629 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1630 table heading for each architecture is the definitive reference for
1631 the meanings of that architecture's constraints.
1632
1633 @table @emph
1634 @item ARM family---@file{config/arm/arm.h}
1635 @table @code
1636 @item f
1637 Floating-point register
1638
1639 @item w
1640 VFP floating-point register
1641
1642 @item F
1643 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1644 or 10.0
1645
1646 @item G
1647 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1648 were negated
1649
1650 @item I
1651 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1652 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1653 multiple of 2
1654
1655 @item J
1656 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1657
1658 @item K
1659 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1660
1661 @item L
1662 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1663
1664 @item M
1665 Integer in the range 0 to 32
1666
1667 @item Q
1668 A memory reference where the exact address is in a single register
1669 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1670
1671 @item R
1672 An item in the constant pool
1673
1674 @item S
1675 A symbol in the text segment of the current file
1676
1677 @item Uv
1678 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1679
1680 @item Uy
1681 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1682
1683 @item Uq
1684 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1685 @end table
1686
1687 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1688 @table @code
1689 @item l
1690 Registers from r0 to r15
1691
1692 @item a
1693 Registers from r16 to r23
1694
1695 @item d
1696 Registers from r16 to r31
1697
1698 @item w
1699 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1700
1701 @item e
1702 Pointer register (r26--r31)
1703
1704 @item b
1705 Base pointer register (r28--r31)
1706
1707 @item q
1708 Stack pointer register (SPH:SPL)
1709
1710 @item t
1711 Temporary register r0
1712
1713 @item x
1714 Register pair X (r27:r26)
1715
1716 @item y
1717 Register pair Y (r29:r28)
1718
1719 @item z
1720 Register pair Z (r31:r30)
1721
1722 @item I
1723 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1724
1725 @item J
1726 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1727
1728 @item K
1729 Constant integer 2
1730
1731 @item L
1732 Constant integer 0
1733
1734 @item M
1735 Constant that fits in 8 bits
1736
1737 @item N
1738 Constant integer @minus{}1
1739
1740 @item O
1741 Constant integer 8, 16, or 24
1742
1743 @item P
1744 Constant integer 1
1745
1746 @item G
1747 A floating point constant 0.0
1748
1749 @item R
1750 Integer constant in the range -6 @dots{} 5.
1751
1752 @item Q
1753 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1754 @end table
1755
1756 @item CRX Architecture---@file{config/crx/crx.h}
1757 @table @code
1758
1759 @item b
1760 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1761
1762 @item l
1763 Register r16 (64-bit accumulator lo register)
1764
1765 @item h
1766 Register r17 (64-bit accumulator hi register)
1767
1768 @item k
1769 Register pair r16-r17. (64-bit accumulator lo-hi pair)
1770
1771 @item I
1772 Constant that fits in 3 bits
1773
1774 @item J
1775 Constant that fits in 4 bits
1776
1777 @item K
1778 Constant that fits in 5 bits
1779
1780 @item L
1781 Constant that is one of -1, 4, -4, 7, 8, 12, 16, 20, 32, 48
1782
1783 @item G
1784 Floating point constant that is legal for store immediate
1785 @end table
1786
1787 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
1788 @table @code
1789 @item a
1790 General register 1
1791
1792 @item f
1793 Floating point register
1794
1795 @item q
1796 Shift amount register
1797
1798 @item x
1799 Floating point register (deprecated)
1800
1801 @item y
1802 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
1803
1804 @item Z
1805 Any register
1806
1807 @item I
1808 Signed 11-bit integer constant
1809
1810 @item J
1811 Signed 14-bit integer constant
1812
1813 @item K
1814 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
1815
1816 @item L
1817 Signed 5-bit integer constant
1818
1819 @item M
1820 Integer constant 0
1821
1822 @item N
1823 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
1824
1825 @item O
1826 Integer constant whose value plus one is a power of 2
1827
1828 @item P
1829 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
1830 and @code{extru} instructions
1831
1832 @item S
1833 Integer constant 31
1834
1835 @item U
1836 Integer constant 63
1837
1838 @item G
1839 Floating-point constant 0.0
1840
1841 @item A
1842 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
1843
1844 @item Q
1845 A memory operand that can be used as the destination operand of an
1846 integer store instruction
1847
1848 @item R
1849 A scaled or unscaled indexed memory operand
1850
1851 @item T
1852 A memory operand for floating-point loads and stores
1853
1854 @item W
1855 A register indirect memory operand
1856 @end table
1857
1858 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/rs6000.h}
1859 @table @code
1860 @item b
1861 Address base register
1862
1863 @item f
1864 Floating point register
1865
1866 @item v
1867 Vector register
1868
1869 @item h
1870 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1871
1872 @item q
1873 @samp{MQ} register
1874
1875 @item c
1876 @samp{CTR} register
1877
1878 @item l
1879 @samp{LINK} register
1880
1881 @item x
1882 @samp{CR} register (condition register) number 0
1883
1884 @item y
1885 @samp{CR} register (condition register)
1886
1887 @item z
1888 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1889
1890 @item I
1891 Signed 16-bit constant
1892
1893 @item J
1894 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1895 @code{SImode} constants)
1896
1897 @item K
1898 Unsigned 16-bit constant
1899
1900 @item L
1901 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1902
1903 @item M
1904 Constant larger than 31
1905
1906 @item N
1907 Exact power of 2
1908
1909 @item O
1910 Zero
1911
1912 @item P
1913 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1914
1915 @item G
1916 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1917 instruction per word
1918
1919 @item H
1920 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
1921 three instructions
1922
1923 @item Q
1924 Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
1925 for @code{asm} statements)
1926
1927 @item Z
1928 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{m} is
1929 preferable for @code{asm} statements)
1930
1931 @item R
1932 AIX TOC entry
1933
1934 @item a
1935 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
1936 preferable for @code{asm} statements)
1937
1938 @item S
1939 Constant suitable as a 64-bit mask operand
1940
1941 @item T
1942 Constant suitable as a 32-bit mask operand
1943
1944 @item U
1945 System V Release 4 small data area reference
1946
1947 @item t
1948 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
1949
1950 @item W
1951 Vector constant that does not require memory
1952
1953 @end table
1954
1955 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
1956 @table @code
1957 @item R
1958 Legacy register---the eight integer registers available on all
1959 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
1960 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
1961
1962 @item q
1963 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
1964 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
1965
1966 @item Q
1967 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
1968 @code{c}, and @code{d}.
1969
1970 @ifset INTERNALS
1971 @item l
1972 Any register that can be used as the index in a base+index memory
1973 access: that is, any general register except the stack pointer.
1974 @end ifset
1975
1976 @item a
1977 The @code{a} register.
1978
1979 @item b
1980 The @code{b} register.
1981
1982 @item c
1983 The @code{c} register.
1984
1985 @item d
1986 The @code{d} register.
1987
1988 @item S
1989 The @code{si} register.
1990
1991 @item D
1992 The @code{di} register.
1993
1994 @item A
1995 The @code{a} and @code{d} registers, as a pair (for instructions that
1996 return half the result in one and half in the other).
1997
1998 @item f
1999 Any 80387 floating-point (stack) register.
2000
2001 @item t
2002 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2003
2004 @item u
2005 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2006
2007 @item y
2008 Any MMX register.
2009
2010 @item x
2011 Any SSE register.
2012
2013 @ifset INTERNALS
2014 @item Y
2015 Any SSE2 register.
2016 @end ifset
2017
2018 @item I
2019 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2020
2021 @item J
2022 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2023
2024 @item K
2025 Signed 8-bit integer constant.
2026
2027 @item L
2028 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2029
2030 @item M
2031 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2032
2033 @item N
2034 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out} 
2035 instructions).
2036
2037 @ifset INTERNALS
2038 @item O
2039 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2040 @end ifset
2041
2042 @item G
2043 Standard 80387 floating point constant.
2044
2045 @item C
2046 Standard SSE floating point constant.
2047
2048 @item e
2049 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2050 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2051 instructions).
2052
2053 @item Z
2054 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2055 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2056 instructions).
2057
2058 @end table
2059
2060 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2061 @table @code
2062 @item a
2063 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2064
2065 @item b
2066 Branch register
2067
2068 @item c
2069 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2070
2071 @item d
2072 Application register residing in M-unit
2073
2074 @item e
2075 Application register residing in I-unit
2076
2077 @item f
2078 Floating-point register
2079
2080 @item m
2081 Memory operand.
2082 Remember that @samp{m} allows postincrement and postdecrement which
2083 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2084 Use @samp{S} to disallow postincrement and postdecrement.
2085
2086 @item G
2087 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2088
2089 @item I
2090 14-bit signed integer constant
2091
2092 @item J
2093 22-bit signed integer constant
2094
2095 @item K
2096 8-bit signed integer constant for logical instructions
2097
2098 @item L
2099 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2100
2101 @item M
2102 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2103
2104 @item N
2105 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2106
2107 @item O
2108 The constant zero
2109
2110 @item P
2111 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2112
2113 @item Q
2114 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2115
2116 @item R
2117 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2118
2119 @item S
2120 Memory operand except postincrement and postdecrement
2121 @end table
2122
2123 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2124 @table @code
2125 @item a
2126 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2127
2128 @item b
2129 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2130
2131 @item c
2132 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2133 @code{icc0} to @code{icc3}).
2134
2135 @item d
2136 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2137
2138 @item e
2139 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2140 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2141 mode larger than 4 bytes.
2142
2143 @item f
2144 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2145
2146 @item h
2147 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2148 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2149 mode larger than 4 bytes.
2150
2151 @item l
2152 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2153
2154 @item q
2155 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2156 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2157 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2158
2159 @item t
2160 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2161
2162 @item u
2163 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2164
2165 @item v
2166 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2167
2168 @item w
2169 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2170
2171 @item x
2172 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2173 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2174 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2175
2176 @item z
2177 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2178
2179 @item A
2180 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2181
2182 @item B
2183 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2184
2185 @item C
2186 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2187
2188 @item G
2189 Floating point constant zero
2190
2191 @item I
2192 6-bit signed integer constant
2193
2194 @item J
2195 10-bit signed integer constant
2196
2197 @item L
2198 16-bit signed integer constant
2199
2200 @item M
2201 16-bit unsigned integer constant
2202
2203 @item N
2204 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2205 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2206
2207 @item O
2208 Constant zero
2209
2210 @item P
2211 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2212 range of 1 to 2047.
2213
2214 @end table
2215
2216 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2217 @table @code
2218 @item a
2219 P register
2220
2221 @item d
2222 D register
2223
2224 @item z
2225 A call clobbered P register.
2226
2227 @item q@var{n}
2228 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2229 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2230
2231 @item D
2232 Even-numbered D register
2233
2234 @item W
2235 Odd-numbered D register
2236
2237 @item e
2238 Accumulator register.
2239
2240 @item A
2241 Even-numbered accumulator register.
2242
2243 @item B
2244 Odd-numbered accumulator register.
2245
2246 @item b
2247 I register
2248
2249 @item v
2250 B register
2251
2252 @item f
2253 M register
2254
2255 @item c
2256 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2257
2258 @item C
2259 The CC register.
2260
2261 @item t
2262 LT0 or LT1.
2263
2264 @item k
2265 LC0 or LC1.
2266
2267 @item u
2268 LB0 or LB1.
2269
2270 @item x
2271 Any D, P, B, M, I or L register.
2272
2273 @item y
2274 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2275 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2276
2277 @item w
2278 Any register except accumulators or CC.
2279
2280 @item Ksh
2281 Signed 16 bit integer (in the range -32768 to 32767)
2282
2283 @item Kuh
2284 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2285
2286 @item Ks7
2287 Signed 7 bit integer (in the range -64 to 63)
2288
2289 @item Ku7
2290 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2291
2292 @item Ku5
2293 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2294
2295 @item Ks4
2296 Signed 4 bit integer (in the range -8 to 7)
2297
2298 @item Ks3
2299 Signed 3 bit integer (in the range -3 to 4)
2300
2301 @item Ku3
2302 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2303
2304 @item P@var{n}
2305 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2306
2307 @item PA
2308 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2309 use with either accumulator.
2310
2311 @item PB
2312 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2313 use only with accumulator A1.
2314
2315 @item M1
2316 Constant 255.
2317
2318 @item M2
2319 Constant 65535.
2320
2321 @item J
2322 An integer constant with exactly a single bit set.
2323
2324 @item L
2325 An integer constant with all bits set except exactly one.
2326
2327 @item H
2328
2329 @item Q
2330 Any SYMBOL_REF.
2331 @end table
2332
2333 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2334 @table @code
2335 @item Rsp
2336 @itemx Rfb
2337 @itemx Rsb
2338 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2339
2340 @item Rcr
2341 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2342 registers are 24 bits wide)
2343
2344 @item Rcl
2345 Any control register, when they're 24 bits wide.
2346
2347 @item R0w
2348 @itemx R1w
2349 @itemx R2w
2350 @itemx R3w
2351 $r0, $r1, $r2, $r3.
2352
2353 @item R02
2354 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2355
2356 @item R13
2357 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2358
2359 @item Rdi
2360 A register that can hold a 64 bit value.
2361
2362 @item Rhl
2363 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2364
2365 @item R23
2366 $r2 or $r3
2367
2368 @item Raa
2369 Address registers
2370
2371 @item Raw
2372 Address registers when they're 16 bits wide.
2373
2374 @item Ral
2375 Address registers when they're 24 bits wide.
2376
2377 @item Rqi
2378 Registers that can hold QI values.
2379
2380 @item Rad
2381 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2382
2383 @item Rsi
2384 Registers that can hold 32 bit values.
2385
2386 @item Rhi
2387 Registers that can hold 16 bit values.
2388
2389 @item Rhc
2390 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2391 registers.
2392
2393 @item Rra
2394 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2395
2396 @item Rfl
2397 The flags register.
2398
2399 @item Rmm
2400 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2401
2402 @item Rpi
2403 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2404 bit registers for m32cm, m32c).
2405
2406 @item Rpa
2407 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2408 Used to match function return values.
2409
2410 @item Is3
2411 -8 @dots{} 7
2412
2413 @item IS1
2414 -128 @dots{} 127
2415
2416 @item IS2
2417 -32768 @dots{} 32767
2418
2419 @item IU2
2420 0 @dots{} 65535
2421
2422 @item In4
2423 -8 @dots{} -1 or 1 @dots{} 8
2424
2425 @item In5
2426 -16 @dots{} -1 or 1 @dots{} 16
2427
2428 @item In6
2429 -32 @dots{} -1 or 1 @dots{} 32
2430
2431 @item IM2
2432 -65536 @dots{} -1
2433
2434 @item Ilb
2435 An 8 bit value with exactly one bit set.
2436
2437 @item Ilw
2438 A 16 bit value with exactly one bit set.
2439
2440 @item Sd
2441 The common src/dest memory addressing modes.
2442
2443 @item Sa
2444 Memory addressed using $a0 or $a1.
2445
2446 @item Si
2447 Memory addressed with immediate addresses.
2448
2449 @item Ss
2450 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2451
2452 @item Sf
2453 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2454
2455 @item Ss
2456 Memory addressed using the small base register ($sb).
2457
2458 @item S1
2459 $r1h
2460 @end table
2461
2462 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2463 @table @code
2464 @item d
2465 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2466 generating MIPS16 code.
2467
2468 @item f
2469 A floating-point register (if available).
2470
2471 @item h
2472 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2473
2474 @item l
2475 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2476 no bigger than a word.
2477
2478 @item x
2479 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2480 to store doubleword values.
2481
2482 @item c
2483 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2484 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2485
2486 @item y
2487 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2488
2489 @item z
2490 A floating-point condition code register.
2491
2492 @item I
2493 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2494
2495 @item J
2496 Integer zero.
2497
2498 @item K
2499 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2500
2501 @item L
2502 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2503 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2504
2505 @item M
2506 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2507 or @code{ori}.
2508
2509 @item N
2510 A constant in the range -65535 to -1 (inclusive).
2511
2512 @item O
2513 A signed 15-bit constant.
2514
2515 @item P
2516 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2517
2518 @item G
2519 Floating-point zero.
2520
2521 @item R
2522 An address that can be used in a non-macro load or store.
2523 @end table
2524
2525 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2526 @table @code
2527 @item a
2528 Address register
2529
2530 @item d
2531 Data register
2532
2533 @item f
2534 68881 floating-point register, if available
2535
2536 @item I
2537 Integer in the range 1 to 8
2538
2539 @item J
2540 16-bit signed number
2541
2542 @item K
2543 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2544
2545 @item L
2546 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2547
2548 @item M
2549 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2550
2551 @item N
2552 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2553
2554 @item O
2555 16 (for rotate using swap)
2556
2557 @item P
2558 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2559
2560 @item R
2561 Numbers that mov3q can handle
2562
2563 @item G
2564 Floating point constant that is not a 68881 constant
2565
2566 @item S
2567 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2568
2569 @item T
2570 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2571
2572 @item Q
2573 Address register indirect addressing mode
2574
2575 @item U
2576 Register offset addressing
2577
2578 @item W
2579 const_call_operand
2580
2581 @item Cs
2582 symbol_ref or const
2583
2584 @item Ci
2585 const_int
2586
2587 @item C0
2588 const_int 0
2589
2590 @item Cj
2591 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2592
2593 @item Cmvq
2594 Integers valid for mvq
2595
2596 @item Capsw
2597 Integers valid for a moveq followed by a swap
2598
2599 @item Cmvz
2600 Integers valid for mvz
2601
2602 @item Cmvs
2603 Integers valid for mvs
2604
2605 @item Ap
2606 push_operand
2607
2608 @item Ac
2609 Non-register operands allowed in clr
2610
2611 @end table
2612
2613 @item Motorola 68HC11 & 68HC12 families---@file{config/m68hc11/m68hc11.h}
2614 @table @code
2615 @item a
2616 Register `a'
2617
2618 @item b
2619 Register `b'
2620
2621 @item d
2622 Register `d'
2623
2624 @item q
2625 An 8-bit register
2626
2627 @item t
2628 Temporary soft register _.tmp
2629
2630 @item u
2631 A soft register _.d1 to _.d31
2632
2633 @item w
2634 Stack pointer register
2635
2636 @item x
2637 Register `x'
2638
2639 @item y
2640 Register `y'
2641
2642 @item z
2643 Pseudo register `z' (replaced by `x' or `y' at the end)
2644
2645 @item A
2646 An address register: x, y or z
2647
2648 @item B
2649 An address register: x or y
2650
2651 @item D
2652 Register pair (x:d) to form a 32-bit value
2653
2654 @item L
2655 Constants in the range @minus{}65536 to 65535
2656
2657 @item M
2658 Constants whose 16-bit low part is zero
2659
2660 @item N
2661 Constant integer 1 or @minus{}1
2662
2663 @item O
2664 Constant integer 16
2665
2666 @item P
2667 Constants in the range @minus{}8 to 2
2668
2669 @end table
2670
2671 @need 1000
2672 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
2673 @table @code
2674 @item f
2675 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
2676 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
2677
2678 @item e
2679 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
2680 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
2681 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
2682
2683 @item c
2684 Floating-point condition code register.
2685
2686 @item d
2687 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
2688 architecture when the Visual Instruction Set is available.
2689
2690 @item b
2691 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
2692 when the Visual Instruction Set is available.
2693
2694 @item h
2695 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
2696
2697 @item I
2698 Signed 13-bit constant
2699
2700 @item J
2701 Zero
2702
2703 @item K
2704 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2705 loaded with the @code{sethi} instruction)
2706
2707 @item L
2708 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2709
2710 @item M
2711 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2712
2713 @item N
2714 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2715 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2716 modes wider than @code{SImode}
2717
2718 @item O
2719 The constant 4096
2720
2721 @item G
2722 Floating-point zero
2723
2724 @item H
2725 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2726
2727 @item Q
2728 Floating-point constant whose integral representation can
2729 be moved into an integer register using a single sethi
2730 instruction
2731
2732 @item R
2733 Floating-point constant whose integral representation can
2734 be moved into an integer register using a single mov
2735 instruction
2736
2737 @item S
2738 Floating-point constant whose integral representation can
2739 be moved into an integer register using a high/lo_sum
2740 instruction sequence
2741
2742 @item T
2743 Memory address aligned to an 8-byte boundary
2744
2745 @item U
2746 Even register
2747
2748 @item W
2749 Memory address for @samp{e} constraint registers
2750
2751 @item Y
2752 Vector zero
2753
2754 @end table
2755
2756 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
2757 @table @code
2758 @item a
2759 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2760
2761 @item c
2762 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2763
2764 @item d
2765 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2766
2767 @item f
2768 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.  
2769
2770 @item A
2771 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2772
2773 @item B
2774 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2775
2776 @item C
2777 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2778
2779 @item D
2780 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2781
2782 @item I
2783 A constant in the range [-64, 63] for shift/rotate instructions.  
2784
2785 @item J
2786 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.  
2787
2788 @item K
2789 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.  
2790
2791 @item M
2792 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.  
2793
2794 @item N
2795 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.  
2796
2797 @item O
2798 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.  
2799
2800 @item P
2801 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts 
2802
2803 @item R
2804 Call operand, reg, for indirect calls 
2805
2806 @item S
2807 Call operand, symbol, for relative calls.  
2808
2809 @item T
2810 Call operand, const_int, for absolute calls.  
2811
2812 @item U
2813 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.  
2814
2815 @item W
2816 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2817
2818 @item Y
2819 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.  
2820
2821 @item Z
2822 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.  
2823
2824 @end table
2825
2826 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
2827 @table @code
2828 @item a
2829 Address register (general purpose register except r0)
2830
2831 @item c
2832 Condition code register
2833
2834 @item d
2835 Data register (arbitrary general purpose register)
2836
2837 @item f
2838 Floating-point register
2839
2840 @item I
2841 Unsigned 8-bit constant (0--255)
2842
2843 @item J
2844 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
2845
2846 @item K
2847 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
2848
2849 @item L
2850 Value appropriate as displacement.
2851 @table @code
2852 @item (0..4095)
2853 for short displacement
2854 @item (-524288..524287)
2855 for long displacement
2856 @end table
2857
2858 @item M
2859 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
2860
2861 @item N
2862 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
2863 @table @code
2864 @item 0..9:
2865 number of the part counting from most to least significant
2866 @item H,Q:
2867 mode of the part
2868 @item D,S,H:
2869 mode of the containing operand
2870 @item 0,F:
2871 value of the other parts (F---all bits set)
2872 @end table
2873 The constraint matches if the specified part of a constant
2874 has a value different from its other parts.
2875
2876 @item Q
2877 Memory reference without index register and with short displacement.
2878
2879 @item R
2880 Memory reference with index register and short displacement.
2881
2882 @item S
2883 Memory reference without index register but with long displacement.
2884
2885 @item T
2886 Memory reference with index register and long displacement.
2887
2888 @item U
2889 Pointer with short displacement.
2890
2891 @item W
2892 Pointer with long displacement.
2893
2894 @item Y
2895 Shift count operand.
2896
2897 @end table
2898
2899 @item Score family---@file{config/score/score.h}
2900 @table @code
2901 @item d
2902 Registers from r0 to r32.
2903
2904 @item e
2905 Registers from r0 to r16.
2906
2907 @item t
2908 r8---r11 or r22---r27 registers.
2909
2910 @item h
2911 hi register.
2912
2913 @item l
2914 lo register.
2915
2916 @item x
2917 hi + lo register.
2918
2919 @item q
2920 cnt register.
2921
2922 @item y
2923 lcb register.
2924
2925 @item z
2926 scb register.
2927
2928 @item a
2929 cnt + lcb + scb register.
2930
2931 @item c
2932 cr0---cr15 register.
2933
2934 @item b
2935 cp1 registers.
2936
2937 @item f
2938 cp2 registers.
2939
2940 @item i
2941 cp3 registers.
2942
2943 @item j
2944 cp1 + cp2 + cp3 registers.
2945
2946 @item I
2947 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
2948
2949 @item J
2950 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
2951
2952 @item K
2953 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
2954
2955 @item L
2956 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
2957
2958 @item M
2959 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
2960
2961 @item N
2962 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
2963
2964 @item Z
2965 Any SYMBOL_REF.
2966 @end table
2967
2968 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
2969 @table @code
2970 @item a
2971 Register r0.
2972
2973 @item b
2974 Register r1.
2975
2976 @item c
2977 Register r2.
2978
2979 @item d
2980 Register r8.
2981
2982 @item e
2983 Registers r0 through r7.
2984
2985 @item t
2986 Registers r0 and r1.
2987
2988 @item y
2989 The carry register.
2990
2991 @item z
2992 Registers r8 and r9.
2993
2994 @item I
2995 A constant between 0 and 3 inclusive.
2996
2997 @item J
2998 A constant that has exactly one bit set.
2999
3000 @item K
3001 A constant that has exactly one bit clear.
3002
3003 @item L
3004 A constant between 0 and 255 inclusive.
3005
3006 @item M
3007 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3008
3009 @item N
3010 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3011
3012 @item O
3013 A constant between 1 and 4 inclusive.
3014
3015 @item P
3016 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3017
3018 @item Q
3019 A memory reference that is a stack push.
3020
3021 @item R
3022 A memory reference that is a stack pop.
3023
3024 @item S
3025 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3026
3027 @item T
3028 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3029
3030 @item U
3031 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3032
3033 @item Z
3034 The constant 0.
3035
3036 @end table
3037
3038 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3039 @table @code
3040 @item a
3041 General-purpose 32-bit register
3042
3043 @item b
3044 One-bit boolean register
3045
3046 @item A
3047 MAC16 40-bit accumulator register
3048
3049 @item I
3050 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3051
3052 @item J
3053 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3054
3055 @item K
3056 Integer constant valid for BccI instructions
3057
3058 @item L
3059 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3060
3061 @end table
3062
3063 @end table
3064
3065 @ifset INTERNALS
3066 @node Disable Insn Alternatives
3067 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
3068 @cindex enabled
3069
3070 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable certain insn
3071 alternatives for machine-specific reasons.  This is useful when adding
3072 new instructions to an existing pattern which are only available for
3073 certain cpu architecture levels as specified with the @code{-march=}
3074 option.
3075
3076 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
3077 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
3078 unsatisfiable.
3079
3080 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
3081 in the machine description files:
3082
3083 @enumerate
3084 @item
3085 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
3086 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
3087 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
3088 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
3089 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
3090 @code{(const_int 0)} otherwise.
3091 @item
3092 A definition of another insn attribute used to describe for what
3093 reason an insn alternative might be available or
3094 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
3095 @item
3096 An assignement for the second attribute to each insn definition
3097 combining instructions which are not all available under the same
3098 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
3099 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
3100 disabled or enabled using the insn condition.)
3101 @end enumerate
3102
3103 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
3104 attribute:
3105
3106 @smallexample
3107
3108 (define_insn "*movdi_old"
3109   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
3110         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
3111   "!TARGET_NEW"
3112   "lgr %0,%1")
3113
3114 (define_insn "*movdi_new"
3115   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3116         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3117   "TARGET_NEW"
3118   "@@
3119    lgr  %0,%1
3120    ldgr %0,%1
3121    lgdr %0,%1")
3122
3123 @end smallexample
3124
3125 to:
3126
3127 @smallexample
3128
3129 (define_insn "*movdi_combined"
3130   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3131         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3132   ""
3133   "@@
3134    lgr  %0,%1
3135    ldgr %0,%1
3136    lgdr %0,%1"
3137   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
3138
3139 @end smallexample
3140
3141 with the @code{enabled} attribute defined like this:
3142
3143 @smallexample
3144
3145 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
3146
3147 (define_attr "enabled" ""
3148   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
3149          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
3150               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
3151          (const_int 1)]
3152         (const_int 0)))
3153
3154 @end smallexample
3155
3156 @end ifset
3157
3158 @ifset INTERNALS
3159 @node Define Constraints
3160 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3161 @cindex defining constraints
3162 @cindex constraints, defining
3163
3164 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3165 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3166 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3167 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3168
3169 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3170 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3171 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3172 must begin with a letter or underscore. 
3173
3174 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3175 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3176 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3177 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3178 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3179 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3180
3181 Register constraints correspond directly to register classes.
3182 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3183 definitions.
3184
3185 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3186 All three arguments are string constants.
3187 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3188 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
3189 constraint its length shall be the same for all constraints starting
3190 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
3191 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
3192 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
3193 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
3194 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
3195 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
3196 is not available on a given subarchitecture.
3197
3198 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
3199 constraint.  Docstrings are explained further below.
3200 @end deffn
3201
3202 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
3203 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
3204 constraint matches.
3205
3206 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
3207 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
3208 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
3209 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
3210 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
3211 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
3212 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
3213 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
3214 might match, just like predicate expressions.
3215
3216 @code{match_test} C expressions have access to the
3217 following variables:
3218
3219 @table @var
3220 @item op
3221 The RTL object defining the operand.
3222 @item mode
3223 The machine mode of @var{op}.
3224 @item ival
3225 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
3226 @item hval
3227 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3228 @code{const_double}.
3229 @item lval
3230 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3231 @code{const_double}.
3232 @item rval
3233 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
3234 @code{const_double}.
3235 @end table
3236
3237 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
3238 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
3239 object.
3240 @end deffn
3241
3242 Most non-register constraints should be defined with
3243 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
3244 are only appropriate for constraints that should be handled specially
3245 by @code{reload} if they fail to match.
3246
3247 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
3248 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
3249 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
3250 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
3251 base register (from the register class specified by
3252 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
3253
3254 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
3255 memory references, but only those that do not make use of an index
3256 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
3257 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
3258 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
3259 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
3260 memory address into a base register if required.  This is analogous to
3261 the way a @samp{o} constraint can handle any memory operand.
3262
3263 The syntax and semantics are otherwise identical to
3264 @code{define_constraint}.
3265 @end deffn
3266
3267 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
3268 Use this expression for constraints that match a subset of all address
3269 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
3270 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
3271 with @var{X} a base register.
3272
3273 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
3274 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
3275 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
3276 the generic @samp{p} constraint.
3277
3278 The syntax and semantics are otherwise identical to
3279 @code{define_constraint}.
3280 @end deffn
3281
3282 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
3283 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
3284 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
3285 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
3286 the future.  For the time being, constraints with these names must be
3287 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
3288 it correctly:
3289
3290 @smallexample
3291 @group
3292 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
3293   "@var{doc}@dots{}"
3294   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
3295        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
3296 @end group
3297 @end smallexample
3298 @c the semicolons line up in the formatted manual
3299
3300 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
3301 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
3302
3303 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
3304 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
3305 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
3306 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
3307 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
3308 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
3309 causes a reload failure.
3310
3311 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
3312 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
3313 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
3314 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
3315
3316 @node C Constraint Interface
3317 @subsection Testing constraints from C
3318 @cindex testing constraints
3319 @cindex constraints, testing
3320
3321 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
3322 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
3323 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
3324 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
3325 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
3326 may change in the future.
3327
3328 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
3329 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
3330 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
3331 the old constraint interface that machine-independent components of
3332 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
3333 future.
3334
3335 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
3336 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
3337 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
3338 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
3339 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
3340
3341 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
3342 @example
3343 @multitable {Original} {Mangled}
3344 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
3345 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
3346 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
3347 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
3348 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
3349 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
3350 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
3351 @end multitable
3352 @end example
3353
3354 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
3355 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
3356 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
3357 a larger identifier).
3358
3359 @deftp Enum constraint_num
3360 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
3361 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
3362 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
3363 argument expect one of these constants.
3364
3365 Machine-independent constraints do not have associated constants.
3366 This may change in the future.
3367 @end deftp
3368
3369 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
3370 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
3371 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
3372 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
3373 before @file{tm_p.h}.
3374 @end deftypefun
3375
3376 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
3377 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
3378 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
3379 specifies a register constraint, this function will always return
3380 @code{false}.
3381 @end deftypefun
3382
3383 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
3384 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
3385 a register constraint, or those registers are not available for the
3386 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
3387 @end deftypefun
3388
3389 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
3390 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
3391 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
3392 they must be tested in the C condition.  In the example, the
3393 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
3394 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
3395 definition from the i386 machine description.)
3396
3397 @smallexample
3398 (define_peephole2
3399   [(match_scratch:SI 3 "r")
3400    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3401         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
3402                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
3403
3404   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
3405
3406   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
3407    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
3408
3409   "")
3410 @end smallexample
3411
3412 @node Standard Names
3413 @section Standard Pattern Names For Generation
3414 @cindex standard pattern names
3415 @cindex pattern names
3416 @cindex names, pattern
3417
3418 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
3419 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
3420 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
3421 pattern to accomplish a certain task.
3422
3423 @table @asis
3424 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
3425 @item @samp{mov@var{m}}
3426 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
3427 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
3428 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
3429
3430 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
3431 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
3432 to store the specified value in the part of the register that corresponds
3433 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
3434 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
3435 outside the target word are left unchanged.
3436
3437 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
3438 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
3439 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
3440 If there are patterns accepting operands in larger modes,
3441 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
3442
3443 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
3444 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
3445 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
3446 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
3447 into a register.
3448
3449 @findex force_reg
3450 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
3451 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
3452 registers other than the operands.  For example, if you support the
3453 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
3454 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
3455 function which might generate new pseudo registers.
3456
3457 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
3458 fetching those modes from memory normally requires several insns and
3459 some temporary registers.
3460
3461 @findex change_address
3462 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
3463 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
3464 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
3465 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
3466 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
3467 an address into a valid address and no routine (such as
3468 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
3469 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
3470
3471 @findex reload_in_progress
3472 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
3473 declared if required) can be used to determine whether such special
3474 handling is required.
3475
3476 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
3477 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
3478 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
3479 machines explicit memory references will get optional reloads.
3480
3481 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
3482 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
3483
3484 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
3485 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
3486
3487 @findex can_create_pseudo_p
3488 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
3489 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
3490 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
3491
3492 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
3493 register to any other hard register provided that
3494 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
3495 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
3496
3497 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
3498 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
3499 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
3500 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
3501 point members.
3502
3503 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
3504 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
3505 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
3506 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
3507 floating point registers, then the constraints of the fixed point
3508 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
3509 reload into a floating point register.
3510
3511 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
3512 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
3513 @item @samp{reload_in@var{m}}
3514 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
3515 These named patterns have been obsoleted by the target hook
3516 @code{secondary_reload}.
3517
3518 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
3519 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
3520 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
3521 macro in @pxref{Register Classes}.
3522
3523 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
3524 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
3525 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
3526 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
3527 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
3528 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
3529 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
3530 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
3531 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
3532 for these patterns.
3533
3534 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
3535 @item @samp{movstrict@var{m}}
3536 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
3537 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
3538 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
3539 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
3540
3541 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
3542 @item @samp{movmisalign@var{m}}
3543 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
3544 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
3545 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
3546 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
3547 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
3548
3549 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
3550 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
3551
3552 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
3553 @item @samp{load_multiple}
3554 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
3555 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
3556 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
3557 number of consecutive registers.
3558
3559 Define this only if the target machine really has such an instruction;
3560 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
3561 registers from memory is to do them one at a time.
3562
3563 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
3564 registers can be stored into memory, such as particular starting or
3565 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
3566 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3567 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
3568
3569 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
3570 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
3571 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
3572 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
3573 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
3574
3575 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
3576 @item @samp{store_multiple}
3577 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
3578 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
3579 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
3580 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
3581
3582 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
3583 @item @samp{vec_set@var{m}}
3584 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
3585 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
3586
3587 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
3588 @item @samp{vec_extract@var{m}}
3589 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
3590 specify field index and operand 0 place to store value into.
3591
3592 @cindex @code{vec_extract_even@var{m}} instruction pattern
3593 @item @samp{vec_extract_even@var{m}}
3594 Extract even elements from the input vectors (operand 1 and operand 2). 
3595 The even elements of operand 2 are concatenated to the even elements of operand
3596 1 in their original order. The result is stored in operand 0. 
3597 The output and input vectors should have the same modes. 
3598
3599 @cindex @code{vec_extract_odd@var{m}} instruction pattern
3600 @item @samp{vec_extract_odd@var{m}}
3601 Extract odd elements from the input vectors (operand 1 and operand 2). 
3602 The odd elements of operand 2 are concatenated to the odd elements of operand 
3603 1 in their original order. The result is stored in operand 0.
3604 The output and input vectors should have the same modes.
3605
3606 @cindex @code{vec_interleave_high@var{m}} instruction pattern
3607 @item @samp{vec_interleave_high@var{m}}
3608 Merge high elements of the two input vectors into the output vector. The output
3609 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The high
3610 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the high
3611 @code{N/2} elements of the second input vector.
3612
3613 @cindex @code{vec_interleave_low@var{m}} instruction pattern
3614 @item @samp{vec_interleave_low@var{m}}
3615 Merge low elements of the two input vectors into the output vector. The output
3616 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The low
3617 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the low 
3618 @code{N/2} elements of the second input vector.
3619
3620 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
3621 @item @samp{vec_init@var{m}}
3622 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
3623 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
3624
3625 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
3626 @item @samp{push@var{m}1}
3627 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
3628 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
3629 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
3630 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
3631 method is deprecated.
3632
3633 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
3634 @item @samp{add@var{m}3}
3635 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
3636 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
3637 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
3638
3639 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
3640 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
3641 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
3642 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
3643 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
3644 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
3645 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
3646 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
3647 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
3648 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
3649 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
3650 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
3651 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
3652 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
3653 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
3654 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
3655 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
3656 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
3657 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
3658 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
3659 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
3660 @item @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
3661 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
3662 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
3663 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
3664 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
3665 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
3666 Similar, for other arithmetic operations.
3667
3668 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
3669 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
3670 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
3671 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
3672 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
3673 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
3674
3675 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
3676 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
3677 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
3678 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3679 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3680 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3681 modes.
3682
3683 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
3684 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
3685 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
3686 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3687 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3688 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3689 modes.
3690
3691 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
3692 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
3693 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
3694 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3695 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3696
3697 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
3698 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
3699 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
3700 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3701 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3702
3703 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
3704 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
3705 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
3706 @item @samp{udot_prod@var{m}}
3707 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements. 
3708 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a 
3709 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or 
3710 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
3711 is of the same mode as operand 3. 
3712
3713 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
3714 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
3715 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
3716 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
3717 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of 
3718 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
3719 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
3720 of a wider mode.)
3721
3722 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
3723 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
3724 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
3725 Whole vector left/right shift in bits.
3726 Operand 1 is a vector to be shifted.
3727 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
3728 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
3729 The output and input vectors should have the same modes.
3730
3731 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
3732 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
3733 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
3734 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
3735 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
3736 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
3737
3738 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
3739 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
3740 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
3741 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
3742 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
3743 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
3744 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
3745 saturating arithmetic.
3746
3747 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
3748 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
3749 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
3750 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
3751 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
3752 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
3753 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
3754
3755 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
3756 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
3757 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
3758 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
3759 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
3760 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
3761 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
3762 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
3763
3764 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
3765 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
3766 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
3767 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
3768 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
3769 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
3770 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
3771
3772 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
3773 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
3774 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
3775 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
3776 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
3777 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
3778 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
3779 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
3780 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
3781 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
3782 the output vector (operand 0).
3783
3784 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
3785 @cindex @code{vec_widen_umult_lo__@var{m}} instruction pattern
3786 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
3787 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
3788 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
3789 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
3790 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
3791 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
3792 elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S in the
3793 output vector (operand 0).
3794
3795 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
3796 @item @samp{mulhisi3}
3797 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
3798 a @code{SImode} product in operand 0.
3799
3800 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
3801 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
3802 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
3803 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
3804
3805 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
3806 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
3807 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
3808 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
3809 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
3810 multiplication.
3811
3812 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
3813 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
3814 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
3815 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
3816 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
3817 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
3818 multiplication.
3819
3820 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3821 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
3822 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
3823 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
3824 The least significant half of the product is discarded.
3825
3826 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3827 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
3828 Similar, but the multiplication is unsigned.
3829
3830 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3831 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
3832 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
3833 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
3834 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
3835 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
3836 the size of @var{m}.
3837
3838 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
3839 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
3840
3841 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
3842
3843 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3844 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
3845 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
3846 operands instead of sign-extending them.
3847
3848 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3849 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
3850 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
3851 signed-saturating.
3852
3853 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3854 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
3855 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
3856 unsigned-saturating.
3857
3858 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3859 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
3860 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
3861 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
3862 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
3863 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
3864 the size of @var{m}.
3865
3866 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
3867 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
3868 from operand 3.
3869
3870 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
3871
3872 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3873 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
3874 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
3875 operands instead of sign-extending them.
3876
3877 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3878 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
3879 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
3880 signed-saturating.
3881
3882 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3883 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
3884 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
3885 unsigned-saturating.
3886
3887 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
3888 @item @samp{divmod@var{m}4}
3889 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
3890 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
3891 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
3892
3893 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
3894 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
3895 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
3896 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
3897 and remainder are computed.
3898
3899 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
3900 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
3901 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
3902 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
3903 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
3904
3905 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
3906 @item @samp{udivmod@var{m}4}
3907 Similar, but does unsigned division.
3908
3909 @anchor{shift patterns}
3910 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
3911 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
3912 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
3913 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
3914 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
3915 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
3916 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
3917 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
3918 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
3919 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3920 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
3921
3922 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
3923 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
3924 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
3925 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
3926 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
3927 Other shift and rotate instructions, analogous to the
3928 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
3929
3930 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
3931 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
3932 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
3933 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
3934 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
3935 @item @samp{vashl@var{m}3}, @samp{vashr@var{m}3}, @samp{vlshr@var{m}3}, @samp{vrotl@var{m}3}, @samp{vrotr@var{m}3}
3936 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
3937 instead of a scalar type.
3938
3939 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
3940 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
3941 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
3942 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
3943 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
3944
3945 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
3946 @item @samp{abs@var{m}2}
3947 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
3948
3949 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
3950 @item @samp{sqrt@var{m}2}
3951 Store the square root of operand 1 into operand 0.
3952
3953 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
3954 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
3955 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3956 type @code{float}.
3957
3958 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
3959 @item @samp{fmod@var{m}3}
3960 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
3961 operand 0, rounded towards zero to an integer.
3962
3963 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
3964 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
3965 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3966 type @code{float}.
3967
3968 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
3969 @item @samp{remainder@var{m}3}
3970 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
3971 operand 0, rounded to the nearest integer.
3972
3973 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
3974 which corresponds to the C data type @code{double} and the
3975 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
3976 to the C data type @code{float}.
3977
3978 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
3979 @item @samp{cos@var{m}2}
3980 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
3981
3982 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
3983 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
3984 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3985 type @code{float}.
3986
3987 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
3988 @item @samp{sin@var{m}2}
3989 Store the sine of operand 1 into operand 0.
3990
3991 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
3992 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
3993 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3994 type @code{float}.
3995
3996 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
3997 @item @samp{exp@var{m}2}
3998 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
3999
4000 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
4001 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
4002 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4003 type @code{float}.
4004
4005 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
4006 @item @samp{log@var{m}2}
4007 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
4008
4009 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
4010 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
4011 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4012 type @code{float}.
4013
4014 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
4015 @item @samp{pow@var{m}3}
4016 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
4017 into operand 0.
4018
4019 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
4020 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
4021 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4022 type @code{float}.
4023
4024 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
4025 @item @samp{atan2@var{m}3}
4026 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
4027 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
4028 determine the quadrant of the result.
4029
4030 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
4031 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
4032 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4033 type @code{float}.
4034
4035 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
4036 @item @samp{floor@var{m}2}
4037 Store the largest integral value not greater than argument.
4038
4039 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
4040 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
4041 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4042 type @code{float}.
4043
4044 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
4045 @item @samp{btrunc@var{m}2}
4046 Store the argument rounded to integer towards zero.
4047
4048 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
4049 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
4050 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4051 type @code{float}.
4052
4053 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
4054 @item @samp{round@var{m}2}
4055 Store the argument rounded to integer away from zero.
4056
4057 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
4058 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
4059 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4060 type @code{float}.
4061
4062 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
4063 @item @samp{ceil@var{m}2}
4064 Store the argument rounded to integer away from zero.
4065
4066 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
4067 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
4068 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4069 type @code{float}.
4070
4071 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
4072 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
4073 Store the argument rounded according to the default rounding mode
4074
4075 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
4076 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
4077 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4078 type @code{float}.
4079
4080 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
4081 @item @samp{rint@var{m}2}
4082 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
4083 raise the inexact exception when the result differs in value from
4084 the argument
4085
4086 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
4087 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
4088 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4089 type @code{float}.
4090
4091 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
4092 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
4093 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4094 point mode @var{n} as a signed number according to the current
4095 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4096
4097 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
4098 @item @samp{lround@var{m}2}
4099 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4100 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
4101 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4102
4103 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
4104 @item @samp{lfloor@var{m}2}
4105 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4106 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
4107 operand 0 (which has mode @var{n}).
4108
4109 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
4110 @item @samp{lceil@var{m}2}
4111 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4112 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
4113 operand 0 (which has mode @var{n}).
4114
4115 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
4116 @item @samp{copysign@var{m}3}
4117 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
4118 2 into operand 0.
4119
4120 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
4121 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
4122 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4123 type @code{float}.
4124
4125 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
4126 @item @samp{ffs@var{m}2}
4127 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
4128 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
4129 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
4130 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
4131 generating the instruction.
4132
4133 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
4134 corresponds to the C data type @code{int}.
4135
4136 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
4137 @item @samp{clz@var{m}2}
4138 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
4139 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
4140 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
4141 the result is undefined or has a useful value.
4142 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
4143 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
4144 operand to that mode before generating the instruction.
4145
4146 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
4147 @item @samp{ctz@var{m}2}
4148 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
4149 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
4150 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
4151 the result is undefined or has a useful value.
4152 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
4153 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
4154 operand to that mode before generating the instruction.
4155
4156 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
4157 @item @samp{popcount@var{m}2}
4158 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
4159 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
4160 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
4161 generating the instruction.
4162
4163 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
4164 @item @samp{parity@var{m}2}
4165 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
4166 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
4167 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
4168 the operand to that mode before generating the instruction.
4169
4170 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
4171 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
4172 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
4173
4174 @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
4175 @item @samp{cmp@var{m}}
4176 Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
4177 The RTL pattern should look like this:
4178
4179 @smallexample
4180 (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
4181                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
4182 @end smallexample
4183
4184 @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
4185 @item @samp{tst@var{m}}
4186 Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
4187 The RTL pattern should look like this:
4188
4189 @smallexample
4190 (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
4191 @end smallexample
4192
4193 @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
4194 not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
4195 would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
4196 The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
4197
4198 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
4199 @item @samp{movmem@var{m}}
4200 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
4201 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
4202 address in mode @code{Pmode}.
4203
4204 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
4205 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
4206 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
4207 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
4208 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
4209 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
4210 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
4211
4212 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4213 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4214 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4215 it may provide the value 4 for this operand.
4216
4217 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
4218 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
4219 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
4220 all cases. Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
4221
4222 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
4223 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
4224 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
4225 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
4226 individually moved data units in the block.
4227
4228 These patterns need not give special consideration to the possibility
4229 that the source and destination strings might overlap.
4230
4231 @cindex @code{movstr} instruction pattern
4232 @item @samp{movstr}
4233 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
4234 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
4235 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
4236 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
4237 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
4238 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
4239
4240 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
4241 @item @samp{setmem@var{m}}
4242 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
4243 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
4244 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
4245 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
4246 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
4247 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
4248
4249 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
4250 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
4251 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
4252 operand.
4253
4254 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
4255 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
4256 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
4257 all cases. Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
4258
4259 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
4260
4261 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
4262 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
4263 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
4264 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
4265 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4266 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4267 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
4268 at a time since either string may end in the first byte and reading past
4269 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
4270 effect of the instruction is to store a value in operand 0 whose sign
4271 indicates the result of the comparison.
4272
4273 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
4274 @item @samp{cmpstr@var{m}}
4275 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
4276 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
4277 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
4278 @code{Pmode}.
4279
4280 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4281 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4282 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4283 it may provide the value 4 for this operand.
4284
4285 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
4286 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
4287 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
4288 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
4289 cause a fault.  The effect of the instruction is to store a value in operand 0
4290 whose sign indicates the result of the comparison.
4291
4292 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
4293 @item @samp{cmpmem@var{m}}
4294 Block compare instruction, with five operands like the operands
4295 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4296 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4297 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
4298 any bytes in the two memory blocks.  The effect of the instruction is
4299 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
4300 comparison.
4301
4302 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
4303 @item @samp{strlen@var{m}}
4304 Compute the length of a string, with three operands.
4305 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
4306 a @code{mem} referring to the first character of the string,
4307 operand 2 is the character to search for (normally zero),
4308 and operand 3 is a constant describing the known alignment
4309 of the beginning of the string.
4310
4311 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
4312 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
4313 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
4314 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4315 @var{n}).
4316
4317 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
4318 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
4319 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
4320 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4321 @var{n}).
4322
4323 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
4324 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
4325 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4326 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
4327 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
4328 the value of operand 1 is an integer.
4329
4330 If the machine description defines this pattern, it also needs to
4331 define the @code{ftrunc} pattern.
4332
4333 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
4334 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
4335 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4336 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
4337 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
4338 value of operand 1 is an integer.
4339
4340 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
4341 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
4342 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
4343 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
4344 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
4345
4346 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
4347 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
4348 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
4349 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4350
4351 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
4352 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
4353 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
4354 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4355
4356 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
4357 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
4358 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4359 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4360 point or both floating point.
4361
4362 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
4363 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
4364 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4365 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4366 point or both floating point.
4367
4368 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
4369 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
4370 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4371 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4372 point.
4373
4374 @cindex @code{fract@var{mn}2} instruction pattern
4375 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
4376 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4377 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4378 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
4379 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
4380 or fixed-point to floating-point.
4381 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
4382
4383 @cindex @code{satfract@var{mn}2} instruction pattern
4384 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
4385 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4386 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4387 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
4388 or floating-point to fixed-point.
4389 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
4390 results to the maximum or the minimum.
4391
4392 @cindex @code{fractuns@var{mn}2} instruction pattern
4393 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
4394 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4395 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4396 could be unsigned integer to fixed-point, or
4397 fixed-point to unsigned integer.
4398 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
4399
4400 @cindex @code{satfractuns@var{mn}2} instruction pattern
4401 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
4402 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
4403 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4404 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
4405 results to the maximum or the minimum.
4406
4407 @cindex @code{extv} instruction pattern
4408 @item @samp{extv}
4409 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
4410 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
4411 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
4412 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
4413 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
4414 be valid for @code{word_mode}.
4415
4416 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4417 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
4418
4419 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
4420 before it is stored in operand 0.
4421
4422 @cindex @code{extzv} instruction pattern
4423 @item @samp{extzv}
4424 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
4425
4426 @cindex @code{insv} instruction pattern
4427 @item @samp{insv}
4428 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
4429 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
4430 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
4431 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
4432 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
4433
4434 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4435 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
4436
4437 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
4438 @item @samp{mov@var{mode}cc}
4439 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
4440 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
4441 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
4442
4443 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
4444 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
4445 conditionally move an integer value based on the floating point condition
4446 codes and vice versa.
4447
4448 If the machine does not have conditional move instructions, do not
4449 define these patterns.
4450
4451 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
4452 @item @samp{add@var{mode}cc}
4453 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
4454 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
4455 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
4456 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
4457
4458 @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
4459 @item @samp{s@var{cond}}
4460 Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
4461 Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
4462 @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
4463 as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
4464
4465 You specify the mode that the operand must have when you write the
4466 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
4467 which mode you have used and supplies an operand of that mode.
4468
4469 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
4470 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
4471 you should omit it from the machine description.  You describe to the
4472 compiler exactly which value is stored by defining the macro
4473 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
4474 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
4475 should omit those operations from the machine description.
4476
4477 These operations may fail, but should do so only in relatively
4478 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
4479 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
4480
4481 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
4482 that copies the constant one to the target and branches around an
4483 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
4484 the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
4485 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
4486 @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
4487 the machine description.
4488
4489 @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
4490 @item @samp{b@var{cond}}
4491 Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
4492 refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
4493 condition @var{cond}.
4494
4495 Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
4496 instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
4497 case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
4498 simply store the operands away and generate all the required insns in a
4499 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
4500 branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
4501 immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
4502 pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
4503
4504 Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
4505 where the mode used for the comparison depends on the condition being
4506 tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}.
4507
4508 The above discussion also applies to the @samp{mov@var{mode}cc} and
4509 @samp{s@var{cond}} patterns.
4510
4511 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
4512 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
4513 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
4514 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
4515 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
4516 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
4517
4518 @cindex @code{jump} instruction pattern
4519 @item @samp{jump}
4520 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
4521 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
4522 on all machines.
4523
4524 @cindex @code{call} instruction pattern
4525 @item @samp{call}
4526 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
4527 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
4528 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
4529 operands.
4530
4531 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
4532 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
4533 to put this information into the assembler code; they can put it in
4534 the RTL instead of operand 1.
4535
4536 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
4537 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
4538 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
4539 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
4540 instruction, the pattern for this operation should be a
4541 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
4542 address into a register and uses that register in the call instruction.
4543
4544 @cindex @code{call_value} instruction pattern
4545 @item @samp{call_value}
4546 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
4547 register in which the value is returned.  There are three more
4548 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
4549 instruction (but with numbers increased by one).
4550
4551 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
4552 insn.
4553
4554 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
4555 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
4556 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
4557 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
4558 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
4559 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
4560 adjustment made to the frame pointer.
4561
4562 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
4563 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
4564 can be eliminated, if desired.
4565
4566 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
4567 @item @samp{untyped_call}
4568 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
4569 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
4570 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
4571 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4572 the saving of a function return value into the result block.
4573
4574 This instruction pattern should be defined to support
4575 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
4576 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
4577 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
4578 multiple registers that can hold a return value
4579 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
4580
4581 @cindex @code{return} instruction pattern
4582 @item @samp{return}
4583 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
4584 defined only if a single instruction can do all the work of returning
4585 from a function.
4586
4587 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
4588 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
4589 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
4590 some class of functions only requires one instruction to implement a
4591 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
4592 to save any registers or allocate stack space.
4593
4594 @findex reload_completed
4595 @findex leaf_function_p
4596 For such machines, the condition specified in this pattern should only
4597 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
4598 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
4599 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
4600 a register window push is required.
4601
4602 Machines that have conditional return instructions should define patterns
4603 such as
4604
4605 @smallexample
4606 (define_insn ""
4607   [(set (pc)
4608         (if_then_else (match_operator
4609                          0 "comparison_operator"
4610                          [(cc0) (const_int 0)])
4611                       (return)
4612                       (pc)))]
4613   "@var{condition}"
4614   "@dots{}")
4615 @end smallexample
4616
4617 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
4618 named @samp{return} pattern.
4619
4620 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
4621 @item @samp{untyped_return}
4622 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
4623 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
4624 instructions are needed to return a value of any type.
4625
4626 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
4627 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
4628 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4629 the restoring of a function return value from the result block.
4630
4631 @cindex @code{nop} instruction pattern
4632 @item @samp{nop}
4633 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
4634 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
4635 RTL pattern.
4636
4637 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
4638 @item @samp{indirect_jump}
4639 An instruction to jump to an address which is operand zero.
4640 This pattern name is mandatory on all machines.
4641
4642 @cindex @code{casesi} instruction pattern
4643 @item @samp{casesi}
4644 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
4645 This instruction takes five operands:
4646
4647 @enumerate
4648 @item
4649 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
4650
4651 @item
4652 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
4653
4654 @item
4655 The total range of indices in the table---the largest index
4656 minus the smallest one (both inclusive).
4657
4658 @item
4659 A label that precedes the table itself.
4660
4661 @item
4662 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
4663 @end enumerate
4664
4665 The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
4666 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
4667 difference between the upper bound and the lower bound.
4668
4669 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
4670 @item @samp{tablejump}
4671 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
4672 capability which can be used to implement a dispatch table when there
4673 is no @samp{casesi} pattern.
4674
4675 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
4676 which should immediately precede the jump table.  If the macro
4677 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
4678 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
4679 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
4680 mode @code{Pmode}.
4681
4682 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
4683 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
4684 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
4685 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
4686
4687
4688 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
4689 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
4690 Conditional branch instruction that decrements a register and
4691 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
4692 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
4693 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
4694
4695 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
4696 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
4697 reduction is enabled.
4698
4699 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
4700 @item @samp{doloop_end}
4701 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
4702 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
4703 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
4704 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
4705 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
4706 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
4707 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
4708 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
4709 @xref{Looping Patterns}.
4710
4711 This optional instruction pattern should be defined for machines with
4712 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
4713 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
4714 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4715 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
4716 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
4717 too large for this instruction, make it fail.
4718
4719 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
4720 @item @samp{doloop_begin}
4721 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
4722 need to perform some initialization, such as loading special registers
4723 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
4724 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
4725 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
4726
4727
4728 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
4729 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
4730 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
4731 into operand 0.
4732
4733 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
4734 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
4735 and also has mode @code{Pmode}.
4736
4737 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
4738 the address of the function which would be called if the function
4739 pointer were used in an indirect call.
4740
4741 Only define this pattern if function pointers on the target machine
4742 can have different values but still call the same function when
4743 used in an indirect call.
4744
4745 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
4746 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
4747 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
4748 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
4749 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
4750 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
4751 @item @samp{save_stack_block}
4752 @itemx @samp{save_stack_function}
4753 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
4754 @itemx @samp{restore_stack_block}
4755 @itemx @samp{restore_stack_function}
4756 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
4757 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
4758 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
4759 such machines.
4760
4761 Some machines require special handling for stack pointer saves and
4762 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
4763 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
4764 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
4765 saves and restores are:
4766
4767 @enumerate
4768 @item
4769 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
4770 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
4771 restores the stack pointer when the block is exited.
4772
4773 @item
4774 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
4775 similar job for the outermost block of a function and are used when the
4776 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
4777 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
4778 restore sequence on some machines.
4779
4780 @item
4781 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
4782 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
4783 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
4784 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
4785 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
4786 and restoring additional data such as register window information or
4787 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
4788 such required data.
4789 @end enumerate
4790
4791 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
4792 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
4793 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
4794 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
4795 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
4796 for a particular type of save (either because no save is needed or
4797 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
4798 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
4799 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
4800 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
4801
4802 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
4803 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
4804 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
4805
4806 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
4807 @item @samp{allocate_stack}
4808 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
4809 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
4810
4811 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
4812 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
4813 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
4814 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
4815 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
4816 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
4817 stack is free.
4818
4819 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
4820 Some machines require other operations such as stack probes or
4821 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
4822 operations in addition to updating the stack pointer.
4823
4824 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
4825 @item @samp{check_stack}
4826 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
4827 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
4828 to perform the needed check and signaling an error if the stack
4829 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
4830 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
4831 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
4832 limit from a global or thread-specific variable or register.
4833
4834 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
4835 @item @samp{nonlocal_goto}
4836 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
4837 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
4838 each representing a value to be used in the jump.  The first
4839 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
4840 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
4841 the third is the address of a location where the stack is saved,
4842 and the last is the address of the label, to be placed in the
4843 location for the incoming static chain.
4844
4845 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
4846 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
4847 and static chain, restore the stack (using the
4848 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
4849 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
4850 not work on your machine.
4851
4852 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
4853 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
4854 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
4855 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
4856 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
4857 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
4858 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
4859 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
4860 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
4861 There are no arguments.
4862
4863 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
4864 @item @samp{exception_receiver}
4865 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4866 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4867 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4868 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4869 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
4870 an exception.  There are no arguments.
4871
4872 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
4873 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
4874 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
4875 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
4876 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
4877 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
4878 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
4879 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
4880 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
4881 the first three are normally used by the generic mechanism.
4882
4883 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
4884 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
4885 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4886 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4887 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4888 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4889 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
4890 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
4891 at a small offset from that label.
4892
4893 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
4894 @item @samp{builtin_longjmp}
4895 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
4896 You will not normally need to define this pattern unless you also define
4897 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
4898 @code{jmp_buf}.
4899
4900 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
4901 @item @samp{eh_return}
4902 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
4903 and thence the call frame exception handling library routines, are
4904 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
4905 the abnormal return path.
4906
4907 The address of the exception handler to which the function should return
4908 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
4909 the pattern to some special register or memory location.
4910 If the pattern needs to determine the location of the target call
4911 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
4912 if defined; it will have already been assigned.
4913
4914 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
4915 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
4916 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
4917 handling is to be used.
4918
4919 @cindex @code{prologue} instruction pattern
4920 @anchor{prologue instruction pattern}
4921 @item @samp{prologue}
4922 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
4923 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
4924 pointer register, saving callee saved registers, etc.
4925
4926 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
4927 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
4928
4929 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
4930 instruction scheduling.
4931
4932 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
4933 @anchor{epilogue instruction pattern}
4934 @item @samp{epilogue}
4935 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
4936 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
4937 registers and emitting the return instruction.
4938
4939 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
4940 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
4941
4942 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
4943 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
4944
4945 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
4946 @item @samp{sibcall_epilogue}
4947 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
4948 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
4949 sibling call (aka tail call) sites.
4950
4951 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
4952 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
4953 function.
4954
4955 @cindex @code{trap} instruction pattern
4956 @item @samp{trap}
4957 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
4958 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
4959 front end to signal `invalid array index' exceptions.
4960
4961 @cindex @code{conditional_trap} instruction pattern
4962 @item @samp{conditional_trap}
4963 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
4964 performs a comparison.  Operand 1 is the trap code, an integer.
4965
4966 A typical @code{conditional_trap} pattern looks like
4967
4968 @smallexample
4969 (define_insn "conditional_trap"
4970   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
4971              [(cc0) (const_int 0)])
4972             (match_operand 1 "const_int_operand" "i"))]
4973   ""
4974   "@dots{}")
4975 @end smallexample
4976
4977 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
4978 @item @samp{prefetch}
4979
4980 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
4981 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
4982 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
4983 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
4984 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
4985 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
4986 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
4987 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
4988 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
4989
4990 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
4991 the values of operands 1 and 2.
4992
4993 @cindex @code{blockage} instruction pattern
4994 @item @samp{blockage}
4995
4996 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
4997 scheduler from moving instructions across the boundary defined by the
4998 blockage insn.  Normally an UNSPEC_VOLATILE pattern.
4999
5000 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
5001 @item @samp{memory_barrier}
5002
5003 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
5004 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
5005 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
5006 This pattern has no operands.
5007
5008 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
5009 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
5010
5011 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
5012 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
5013 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
5014 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
5015 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
5016 of the operation; it should contain the contents of the memory
5017 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
5018 a copy of operand 2.
5019
5020 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
5021
5022 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5023 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5024 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5025 after the atomic operation.
5026
5027 @cindex @code{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}} instruction pattern
5028 @item @samp{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}}
5029
5030 This pattern is just like @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}, except
5031 it should act as if compare part of the compare-and-swap were issued via
5032 @code{cmp@var{m}}.  This comparison will only be used with @code{EQ} and
5033 @code{NE} branches and @code{setcc} operations.
5034
5035 Some targets do expose the success or failure of the compare-and-swap
5036 operation via the status flags.  Ideally we wouldn't need a separate
5037 named pattern in order to take advantage of this, but the combine pass
5038 does not handle patterns with multiple sets, which is required by
5039 definition for @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}.
5040
5041 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
5042 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
5043 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
5044 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
5045 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
5046 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
5047 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
5048 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
5049 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
5050
5051 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
5052 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
5053 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
5054
5055 The ``nand'' operation is @code{~op0 & op1}.
5056
5057 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5058 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5059 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5060 after the atomic operation.
5061
5062 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
5063 from a compare-and-swap operation, if defined.
5064
5065 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
5066 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
5067 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
5068 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
5069 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
5070 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
5071 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
5072 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
5073 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
5074
5075 These patterns are emit code for an atomic operation on memory,
5076 and return the value that the memory contained before the operation.
5077 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
5078 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
5079 to the binary operator.
5080
5081 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5082 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5083 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5084 after the atomic operation.
5085
5086 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
5087 from a compare-and-swap operation, if defined.
5088
5089 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
5090 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
5091 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
5092 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
5093 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
5094 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
5095 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
5096 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
5097 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
5098
5099 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
5100 except that they return the value that exists in the memory location
5101 after the operation, rather than before the operation.
5102
5103 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
5104 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
5105
5106 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
5107 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
5108 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
5109 is the value to set in the lock.
5110
5111 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
5112 which the previous value in memory operand is copied into the result
5113 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
5114
5115 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
5116 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
5117 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
5118 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
5119 The true contents of the memory operand are implementation defined.
5120
5121 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
5122 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
5123 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
5124
5125 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
5126 a compare-and-swap operation, if defined.
5127
5128 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
5129 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
5130
5131 This pattern, if defined, releases a lock set by
5132 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
5133 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
5134
5135 If the target doesn't implement full semantics for
5136 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
5137 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
5138 of the memory operand are implementation defined.
5139
5140 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
5141 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
5142 released only after all previous memory operations have completed.
5143
5144 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
5145 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
5146
5147 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
5148 @item @samp{stack_protect_set}
5149
5150 This pattern, if defined, moves a @code{Pmode} value from the memory
5151 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
5152 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
5153 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
5154 having clobbered it.
5155
5156 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
5157
5158 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
5159 @item @samp{stack_protect_test}
5160
5161 This pattern, if defined, compares a @code{Pmode} value from the
5162 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
5163 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
5164 weren't equal.
5165
5166 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
5167 conditional branch pattern is used.
5168
5169 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
5170 @item @samp{clear_cache}
5171
5172 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
5173 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
5174 inclusive and operand 1 exclusive.
5175
5176 If this pattern is not defined, a call to the library function
5177 @code{__clear_cache} is used.
5178
5179 @end table
5180
5181 @end ifset
5182 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
5183 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
5184 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
5185 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
5186 @ifset INTERNALS
5187 @node Pattern Ordering
5188 @section When the Order of Patterns Matters
5189 @cindex Pattern Ordering
5190 @cindex Ordering of Patterns
5191
5192 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
5193 pattern that appears first in the machine description is the one used.
5194 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
5195 and faster instructions (those that will produce better code when they
5196 do match) should usually go first in the description.
5197
5198 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
5199 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
5200 instruction for converting a fullword to floating point and another
5201 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
5202 an integer to floating point could match either one.  We put the
5203 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
5204 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
5205 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
5206 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
5207 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
5208 constant value.
5209
5210 @end ifset
5211 @ifset INTERNALS
5212 @node Dependent Patterns
5213 @section Interdependence of Patterns
5214 @cindex Dependent Patterns
5215 @cindex Interdependence of Patterns
5216
5217 Every machine description must have a named pattern for each of the
5218 conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
5219 must always have the form
5220
5221 @smallexample
5222 (set (pc)
5223      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
5224                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
5225                    (pc)))
5226 @end smallexample
5227
5228 @noindent
5229 In addition, every machine description must have an anonymous pattern
5230 for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
5231 look like
5232
5233 @smallexample
5234 (set (pc)
5235      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
5236                    (pc)
5237                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
5238 @end smallexample
5239
5240 @noindent
5241 They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
5242 branches into reverse-conditional branches.
5243
5244 It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
5245 reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
5246 example,
5247
5248 @smallexample
5249 (define_insn ""
5250   [(set (pc)
5251         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
5252                                       [(cc0) (const_int 0)])
5253                       (pc)
5254                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
5255   "@var{condition}"
5256   "@dots{}")
5257 @end smallexample
5258
5259 In some cases machines support instructions identical except for the
5260 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
5261 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
5262 patterns are
5263
5264 @smallexample
5265 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
5266      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
5267
5268 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
5269      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
5270 @end smallexample
5271
5272 @noindent
5273 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
5274 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
5275 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
5276 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
5277 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
5278 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
5279
5280 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
5281 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
5282 compilations.
5283
5284 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
5285 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
5286 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
5287 you should not provide separate patterns for increment and decrement
5288 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
5289 that supports register-register add insns by examining the operands and
5290 generating the appropriate machine instruction.
5291
5292 @end ifset
5293 @ifset INTERNALS
5294 @node Jump Patterns
5295 @section Defining Jump Instruction Patterns
5296 @cindex jump instruction patterns
5297 @cindex defining jump instruction patterns
5298
5299 For most machines, GCC assumes that the machine has a condition code.
5300 A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
5301 signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
5302 insn tests the condition code and branches or not according its value.
5303 The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
5304 common machines, such as the VAX, the 68000 and the 32000, work this
5305 way.
5306
5307 Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
5308 only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
5309 these machines is to treat them just like the others until the final stage
5310 where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
5311 compare instruction, peek ahead at the following branch using
5312 @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
5313 being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
5314 the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
5315 otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
5316 can treat signed and unsigned branches identically.
5317
5318 The reason you can do this is that GCC always generates a pair of
5319 consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
5320 set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
5321 until the end.
5322
5323 To go with this technique, you must define the machine-description macro
5324 @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
5325 compare instruction is superfluous.
5326
5327 Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
5328 A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
5329 compare instruction, record its operands in two static variables.  When
5330 outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
5331 output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
5332
5333 It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
5334 In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
5335 will be combined according to these patterns.  But this does not happen
5336 if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
5337 above in addition to any special patterns you define.
5338
5339 In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
5340 code and there may not even be a separate condition code register.  On
5341 these machines, the restriction that the definition and use of the
5342 condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
5343 important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
5344 delay for taken branches unless the condition code register is set three
5345 instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
5346 scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
5347 separate the definition and use of the condition code register.
5348
5349 On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
5350 to represent the condition code.  If there is a specific condition code
5351 register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
5352 comparison result can be placed in any general register, or if there are
5353 multiple condition registers, use a pseudo register.
5354
5355 @findex prev_cc0_setter
5356 @findex next_cc0_user
5357 On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
5358 the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
5359 SPARC, setting the condition code directly from an add or subtract
5360 instruction does not clear the overflow bit the way that a test
5361 instruction does, so a different branch instruction must be used for
5362 some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
5363 and use of the condition code must be adjacent (separated only by
5364 @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
5365 (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
5366 located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
5367 and @code{next_cc0_user}.
5368
5369 However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
5370 those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
5371 compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
5372 we use the machine mode of the condition code register to record
5373 different formats of the condition code register.
5374
5375 Registers used to store the condition code value should have a mode that
5376 is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
5377 additional modes are required (as for the add example mentioned above in
5378 the SPARC), define them in @file{@var{machine}-modes.def}
5379 (@pxref{Condition Code}).  Also define @code{SELECT_CC_MODE} to choose
5380 a mode given an operand of a compare.
5381
5382 If it is known during RTL generation that a different mode will be
5383 required (for example, if the machine has separate compare instructions
5384 for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
5385 be specified at that time.
5386
5387 If the cases that require different modes would be made by instruction
5388 combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
5389 mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
5390 written using that mode.  To support the case of the add on the SPARC
5391 discussed above, we have the pattern
5392
5393 @smallexample
5394 (define_insn ""
5395   [(set (reg:CC_NOOV 0)
5396         (compare:CC_NOOV
5397           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
5398                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
5399           (const_int 0)))]
5400   ""
5401   "@dots{}")
5402 @end smallexample
5403
5404 The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the SPARC returns @code{CC_NOOVmode}
5405 for comparisons whose argument is a @code{plus}.
5406
5407 @end ifset
5408 @ifset INTERNALS
5409 @node Looping Patterns
5410 @section Defining Looping Instruction Patterns
5411 @cindex looping instruction patterns
5412 @cindex defining looping instruction patterns
5413
5414 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
5415 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
5416 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
5417 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
5418 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
5419 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
5420 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
5421 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
5422 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
5423 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
5424 the jump.
5425
5426 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
5427 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
5428 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
5429 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
5430 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
5431 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
5432 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
5433 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
5434 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
5435 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
5436 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
5437 following for its @code{dbra} instruction:
5438
5439 @smallexample
5440 @group
5441 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5442   [(set (pc)
5443         (if_then_else
5444           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5445                        (const_int -1))
5446               (const_int 0))
5447           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5448           (pc)))
5449    (set (match_dup 0)
5450         (plus:SI (match_dup 0)
5451                  (const_int -1)))]
5452   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5453   "@dots{}")
5454 @end group
5455 @end smallexample
5456
5457 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
5458 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
5459 since this insn is generated by the instruction combination phase
5460 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
5461 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
5462 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
5463 pattern will not be matched by the combiner.
5464
5465 @smallexample
5466 @group
5467 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5468   [(set (pc)
5469         (if_then_else
5470           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5471               (const_int 1))
5472           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5473           (pc)))
5474    (set (match_dup 0)
5475         (plus:SI (match_dup 0)
5476                  (const_int -1)))]
5477   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5478   "@dots{}")
5479 @end group
5480 @end smallexample
5481
5482 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
5483 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
5484 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
5485 information collected during strength reduction.
5486
5487 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
5488 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
5489 is an optional companion pattern that can be used for initialization
5490 needed for some low-overhead looping instructions.
5491
5492 Note that some machines require the actual looping instruction to be
5493 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
5494 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
5495 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
5496 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
5497 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
5498 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
5499 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
5500 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
5501 desired special iteration counter register was not allocated, this
5502 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
5503 instruction pair.
5504
5505 The essential difference between the
5506 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
5507 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
5508 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
5509 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
5510 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
5511 may become redundant and removed by the flow pass.
5512
5513
5514 @end ifset
5515 @ifset INTERNALS
5516 @node Insn Canonicalizations
5517 @section Canonicalization of Instructions
5518 @cindex canonicalization of instructions
5519 @cindex insn canonicalization
5520
5521 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
5522 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
5523 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
5524 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
5525 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
5526 number of insn patterns required.
5527
5528 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
5529 are performed:
5530
5531 @itemize @bullet
5532 @item
5533 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
5534 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
5535 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
5536 be supplied.
5537
5538 @item
5539 For associative operators, a sequence of operators will always chain
5540 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
5541 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
5542 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
5543 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
5544 floating-point.
5545
5546 @item
5547 @cindex @code{neg}, canonicalization of
5548 @cindex @code{not}, canonicalization of
5549 @cindex @code{mult}, canonicalization of
5550 @cindex @code{plus}, canonicalization of
5551 @cindex @code{minus}, canonicalization of
5552 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
5553 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
5554 first operand.
5555
5556 @item
5557 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
5558 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
5559 the operations as far as possible.  For instance,
5560 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
5561 @code{(plus (mult (neg A) B) C)} is canonicalized as
5562 @code{(minus A (mult B C))}.
5563
5564 @cindex @code{compare}, canonicalization of
5565 @item
5566 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
5567 on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
5568 machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
5569 a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
5570 cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
5571 matching a constant as the first operand unless the machine actually has
5572 such an instruction.
5573
5574 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
5575 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
5576 above.
5577
5578 @item
5579 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
5580 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
5581 of @code{ltu}.
5582
5583 @item
5584 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
5585 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
5586
5587 @item
5588 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
5589 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
5590
5591 @cindex @code{ior}, canonicalization of
5592 @cindex @code{and}, canonicalization of
5593 @cindex De Morgan's law
5594 @item
5595 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
5596 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
5597 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
5598
5599 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
5600 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
5601 for that instruction as
5602
5603 @smallexample
5604 (define_insn ""
5605   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5606         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5607                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
5608   "@dots{}"
5609   "@dots{}")
5610 @end smallexample
5611
5612 @noindent
5613 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
5614
5615 @smallexample
5616 (define_insn ""
5617   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5618         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5619                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
5620   "@dots{}"
5621   "@dots{}")
5622 @end smallexample
5623
5624 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
5625 logically equivalent RTL expressions.
5626
5627 @cindex @code{xor}, canonicalization of
5628 @item
5629 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
5630 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
5631 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
5632
5633 @item
5634 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
5635 the form
5636
5637 @smallexample
5638 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
5639 @end smallexample
5640
5641 @item
5642 On machines that do not use @code{cc0},
5643 @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
5644 @var{x}.
5645
5646 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
5647 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
5648 @item
5649 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
5650 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
5651 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
5652
5653 @end itemize
5654
5655 Further canonicalization rules are defined in the function
5656 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
5657
5658 @end ifset
5659 @ifset INTERNALS
5660 @node Expander Definitions
5661 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
5662 @cindex expander definitions
5663 @cindex code generation RTL sequences
5664 @cindex defining RTL sequences for code generation
5665
5666 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
5667 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
5668 represent them.  For these target machines, you can write a
5669 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
5670
5671 @findex define_expand
5672 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
5673 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
5674 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
5675
5676 A @code{define_expand} RTX has four operands:
5677
5678 @itemize @bullet
5679 @item
5680 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
5681 use for it is to refer to it by name.
5682
5683 @item
5684 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
5685 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
5686 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
5687
5688 @item
5689 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
5690 used to express how the availability of this pattern depends on
5691 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
5692 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
5693 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
5694 depend on the data in the insn being matched, but only the
5695 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
5696 during initialization in order to learn exactly which named instructions
5697 are available in a particular run.
5698
5699 @item
5700 The preparation statements, a string containing zero or more C
5701 statements which are to be executed before RTL code is generated from
5702 the RTL template.
5703
5704 Usually these statements prepare temporary registers for use as
5705 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
5706 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
5707 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
5708 @end itemize
5709
5710 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
5711 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
5712 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
5713 it.
5714
5715 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
5716 also describes the operands that need to be specified when this pattern
5717 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
5718
5719 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
5720 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
5721 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
5722 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
5723 information to preload the operand into a register if that is required for
5724 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
5725 references should use @code{match_dup}.
5726
5727 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
5728 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
5729 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
5730 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
5731 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
5732 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
5733 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
5734 compute the values and store them into the appropriate elements of
5735 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
5736
5737 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
5738 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
5739 as a statement.
5740
5741 @table @code
5742
5743 @findex DONE
5744 @item DONE
5745 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
5746 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
5747 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
5748 preparation statements; the RTL template will not be generated.
5749
5750 @findex FAIL
5751 @item FAIL
5752 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
5753 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
5754 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
5755
5756 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
5757 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
5758 operations.
5759 @end table
5760
5761 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
5762 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
5763 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
5764 insn.
5765
5766 The RTL template is not used for matching, only for generating the
5767 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
5768 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
5769 list of operands, such as this example:
5770
5771 @smallexample
5772 @group
5773 (define_expand "addsi3"
5774   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5775    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5776    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
5777 @end group
5778 @group
5779   ""
5780   "
5781 @{
5782   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
5783   DONE;
5784 @}")
5785 @end group
5786 @end smallexample
5787
5788 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
5789
5790 @smallexample
5791 @group
5792 (define_expand "ashlsi3"
5793   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5794         (ashift:SI
5795 @end group
5796 @group
5797           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5798           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
5799   ""
5800   "
5801 @end group
5802 @end smallexample
5803
5804 @smallexample
5805 @group
5806 @{
5807   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
5808       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
5809     FAIL;
5810 @}")
5811 @end group
5812 @end smallexample
5813
5814 @noindent
5815 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
5816 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
5817 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
5818 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
5819 library call).
5820
5821 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
5822 patterns with names, then it would be possible to use a
5823 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
5824 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
5825
5826 @smallexample
5827 (define_expand "zero_extendhisi2"
5828   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
5829         (const_int 0))
5830    (set (strict_low_part
5831           (subreg:HI
5832             (match_dup 0)
5833             0))
5834         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
5835   ""
5836   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
5837 @end smallexample
5838
5839 @noindent
5840 @findex make_safe_from
5841 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
5842 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
5843 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
5844 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
5845 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
5846 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
5847 by emitting another RTL insn.
5848
5849 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
5850 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
5851 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
5852 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
5853 on this machine.  So it must be copied into a register with
5854 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
5855
5856 @smallexample
5857 (define_expand "zero_extendhisi2"
5858   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5859         (and:SI (subreg:SI
5860                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
5861                   0)
5862                 (match_dup 2)))]
5863   ""
5864   "operands[2]
5865      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
5866 @end smallexample
5867
5868 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
5869 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
5870 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
5871 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
5872 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
5873 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
5874 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
5875 in the compiler.
5876
5877 @end ifset
5878 @ifset INTERNALS
5879 @node Insn Splitting
5880 @section Defining How to Split Instructions
5881 @cindex insn splitting
5882 @cindex instruction splitting
5883 @cindex splitting instructions
5884
5885 There are two cases where you should specify how to split a pattern
5886 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
5887 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
5888 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
5889 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
5890 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
5891 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
5892 cannot be placed into a delay slot.
5893
5894 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
5895 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
5896 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
5897 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
5898 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
5899 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
5900 scheduling.
5901
5902 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
5903 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
5904 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
5905 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
5906 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
5907 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
5908 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
5909 split the addition into two insns is machine-dependent.
5910
5911 @findex define_split
5912 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
5913 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
5914
5915 @smallexample
5916 (define_split
5917   [@var{insn-pattern}]
5918   "@var{condition}"
5919   [@var{new-insn-pattern-1}
5920    @var{new-insn-pattern-2}
5921    @dots{}]
5922   "@var{preparation-statements}")
5923 @end smallexample
5924
5925 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
5926 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
5927 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
5928 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
5929 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
5930 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
5931
5932 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
5933 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5934 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
5935 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
5936 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
5937 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
5938 must not allocate any space in the stack frame.
5939
5940 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
5941 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
5942 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
5943 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
5944 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
5945 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
5946 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
5947 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
5948 of those definitions.
5949
5950 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
5951 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
5952 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
5953
5954 @smallexample
5955 (define_split
5956   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5957         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
5958   ""
5959   [(set (match_dup 0)
5960         (ashift:SI (match_dup 1)
5961                    (const_int 16)))
5962    (set (match_dup 0)
5963         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
5964                      (const_int 16)))]
5965   "
5966 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
5967 @end smallexample
5968
5969 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
5970 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
5971 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
5972 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
5973 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
5974 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
5975 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
5976 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
5977 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
5978 @code{define_split} that will never produce insns that match).
5979
5980 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
5981 @file{rs6000.md}:
5982
5983 @smallexample
5984 (define_split
5985   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5986         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
5987                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
5988   ""
5989   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
5990    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
5991 "
5992 @{
5993   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
5994   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
5995
5996   if (low & 0x8000)
5997     high++, low |= 0xffff0000;
5998
5999   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
6000   operands[4] = GEN_INT (low);
6001 @}")
6002 @end smallexample
6003
6004 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
6005 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
6006 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
6007 can be substituted into the address of a subsequent operation.
6008
6009 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
6010 an equality comparison of a register and a large constant:
6011
6012 @smallexample
6013 (define_split
6014   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
6015         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
6016                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
6017    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
6018   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
6019    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
6020        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
6021   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
6022    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
6023   "
6024 @{
6025   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
6026      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
6027      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
6028
6029   int c = INTVAL (operands[2]);
6030   int sextc = (c << 16) >> 16;
6031   int xorv = c ^ sextc;
6032
6033   operands[4] = GEN_INT (xorv);
6034   operands[5] = GEN_INT (sextc);
6035 @}")
6036 @end smallexample
6037
6038 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
6039 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
6040 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
6041 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
6042 are not valid.
6043
6044 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
6045 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
6046 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
6047 several restriction apply.
6048
6049 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
6050 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
6051 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
6052 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
6053 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
6054 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
6055 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
6056 it was an simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
6057 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
6058 forward jumps to the newly created labels.
6059
6060 @findex define_insn_and_split
6061 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
6062 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
6063 this:
6064
6065 @smallexample
6066 (define_insn_and_split
6067   [@var{insn-pattern}]
6068   "@var{condition}"
6069   "@var{output-template}"
6070   "@var{split-condition}"
6071   [@var{new-insn-pattern-1}
6072    @var{new-insn-pattern-2}
6073    @dots{}]
6074   "@var{preparation-statements}"
6075   [@var{insn-attributes}])
6076
6077 @end smallexample
6078
6079 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
6080 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
6081 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
6082 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
6083 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
6084 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
6085 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
6086 from i386.md:
6087
6088 @smallexample
6089 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
6090   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
6091      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
6092    (clobber (reg:CC 17))]
6093   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
6094   "#"
6095   "&& reload_completed"
6096   [(parallel [(set (match_dup 0)
6097                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
6098               (clobber (reg:CC 17))])]
6099   ""
6100   [(set_attr "type" "alu1")])
6101
6102 @end smallexample
6103
6104 In this case, the actual split condition will be
6105 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
6106
6107 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
6108 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
6109 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
6110 having to ensure the two patterns' templates match.
6111
6112 @end ifset
6113 @ifset INTERNALS
6114 @node Including Patterns
6115 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
6116 @cindex insn includes
6117
6118 @findex include
6119 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
6120 look for patterns that are in files other than in the file
6121 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
6122
6123 It looks like:
6124
6125 @smallexample
6126
6127 (include
6128   @var{pathname})
6129 @end smallexample
6130
6131 For example:
6132
6133 @smallexample
6134
6135 (include "filestuff")
6136
6137 @end smallexample
6138
6139 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
6140 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
6141 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
6142
6143
6144 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
6145 and placed into subdirectories.
6146
6147 By specifying:
6148
6149 @smallexample
6150
6151 (include "BOGUS/filestuff")
6152
6153 @end smallexample
6154
6155 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
6156
6157 Specifying an absolute path for the include file such as;
6158 @smallexample
6159
6160 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
6161
6162 @end smallexample
6163 is permitted but is not encouraged.
6164
6165 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
6166 @cindex directory options .md
6167 @cindex options, directory search
6168 @cindex search options
6169
6170 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
6171 For example:
6172
6173 @smallexample
6174
6175 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
6176
6177 @end smallexample
6178
6179
6180 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
6181 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
6182 file, substituting your own version, since these directories are
6183 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
6184 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
6185 order; the standard default directory come after.
6186
6187
6188 @end ifset
6189 @ifset INTERNALS
6190 @node Peephole Definitions
6191 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
6192 @cindex peephole optimizer definitions
6193 @cindex defining peephole optimizers
6194
6195 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
6196 definitions of machine-specific peephole optimizations.
6197
6198 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
6199 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
6200 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
6201 though the second one does not appear to use a register computed in the
6202 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
6203 opportunities.
6204
6205 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
6206 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
6207 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
6208 is deprecated.
6209
6210 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
6211 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
6212 but before scheduling, which may result in much better code for
6213 targets that do scheduling.
6214
6215 @menu
6216 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
6217 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
6218 @end menu
6219
6220 @end ifset
6221 @ifset INTERNALS
6222 @node define_peephole
6223 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
6224 @findex define_peephole
6225
6226 @need 1000
6227 A definition looks like this:
6228
6229 @smallexample
6230 (define_peephole
6231   [@var{insn-pattern-1}
6232    @var{insn-pattern-2}
6233    @dots{}]
6234   "@var{condition}"
6235   "@var{template}"
6236   "@var{optional-insn-attributes}")
6237 @end smallexample
6238
6239 @noindent
6240 The last string operand may be omitted if you are not using any
6241 machine-specific information in this machine description.  If present,
6242 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
6243
6244 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
6245 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
6246 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
6247 the next, and so on.
6248
6249 Each of the insns matched by a peephole must also match a
6250 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
6251 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
6252 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
6253 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
6254 stages.
6255
6256 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
6257 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
6258 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
6259 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
6260 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
6261 other.
6262
6263 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
6264 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
6265 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
6266 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
6267 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
6268
6269 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
6270 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
6271 previously tested.
6272
6273 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
6274 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
6275 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
6276 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
6277 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
6278 patterns.
6279
6280 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
6281 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
6282 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
6283 the operands.
6284
6285 @findex prev_active_insn
6286 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
6287 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
6288 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
6289 to refer to the last of the insns being matched; use
6290 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
6291
6292 @findex dead_or_set_p
6293 When optimizing computations with intermediate results, you can use
6294 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
6295 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
6296 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
6297 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
6298 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
6299 value (from @code{operands[@var{i}]}).
6300
6301 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
6302 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
6303 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
6304 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
6305 used in matching the original sequence of insns.
6306
6307 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
6308 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
6309 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
6310 as the insn pattern to control how the insn is output.
6311
6312 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
6313 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
6314
6315 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
6316
6317 @smallexample
6318 (define_peephole
6319   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
6320    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
6321         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
6322   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
6323 @{
6324   rtx xoperands[2];
6325   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
6326 #ifdef MOTOROLA
6327   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
6328   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
6329   return "fmove.d (sp)+,%0";
6330 #else
6331   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
6332   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
6333   return "fmoved sp@@+,%0";
6334 #endif
6335 @})
6336 @end smallexample
6337
6338 @need 1000
6339 The effect of this optimization is to change
6340
6341 @smallexample
6342 @group
6343 jbsr _foobar
6344 addql #4,sp
6345 movel d1,sp@@-
6346 movel d0,sp@@-
6347 fmoved sp@@+,fp0
6348 @end group
6349 @end smallexample
6350
6351 @noindent
6352 into
6353
6354 @smallexample
6355 @group
6356 jbsr _foobar
6357 movel d1,sp@@
6358 movel d0,sp@@-
6359 fmoved sp@@+,fp0
6360 @end group
6361 @end smallexample
6362
6363 @ignore
6364 @findex CC_REVERSED
6365 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
6366 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
6367 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
6368 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
6369 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
6370 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
6371 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
6372 and in this C code check the condition code status flags and change the
6373 assembler code as appropriate.
6374 @end ignore
6375
6376 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
6377 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
6378 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
6379 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
6380 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
6381 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
6382 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
6383 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
6384 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
6385
6386 @smallexample
6387 (define_insn "divmodsi4"
6388   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6389         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6390                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6391    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6392         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
6393   "TARGET_68020"
6394   "divsl%.l %2,%3:%0")
6395 @end smallexample
6396
6397 @noindent
6398 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
6399
6400 @smallexample
6401 (define_peephole
6402   [@dots{}
6403    (parallel
6404     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6405           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6406                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6407      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6408           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
6409    @dots{}]
6410   @dots{})
6411 @end smallexample
6412
6413 @end ifset
6414 @ifset INTERNALS
6415 @node define_peephole2
6416 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
6417 @findex define_peephole2
6418
6419 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
6420 substitute one sequence of instructions for another sequence,
6421 what additional scratch registers may be needed and what their
6422 lifetimes must be.
6423
6424 @smallexample
6425 (define_peephole2
6426   [@var{insn-pattern-1}
6427    @var{insn-pattern-2}
6428    @dots{}]
6429   "@var{condition}"
6430   [@var{new-insn-pattern-1}
6431    @var{new-insn-pattern-2}
6432    @dots{}]
6433   "@var{preparation-statements}")
6434 @end smallexample
6435
6436 The definition is almost identical to @code{define_split}
6437 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
6438 single instruction, but a sequence of instructions.
6439
6440 It is possible to request additional scratch registers for use in the
6441 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
6442 will simply not match.
6443
6444 @findex match_scratch
6445 @findex match_dup
6446 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
6447 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
6448 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
6449 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
6450 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
6451 at which the register must be available.
6452
6453 Here is an example from the IA-32 machine description:
6454
6455 @smallexample
6456 (define_peephole2
6457   [(match_scratch:SI 2 "r")
6458    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6459                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
6460                      [(match_dup 0)
6461                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
6462               (clobber (reg:CC 17))])]
6463   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
6464   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
6465    (parallel [(set (match_dup 0)
6466                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
6467               (clobber (reg:CC 17))])]
6468   "")
6469 @end smallexample
6470
6471 @noindent
6472 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
6473 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
6474 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
6475 to be live only at the point just before the arithmetic.
6476
6477 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
6478 so here's a silly made-up example:
6479
6480 @smallexample
6481 (define_peephole2
6482   [(match_scratch:SI 4 "r")
6483    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
6484    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
6485    (match_dup 4)
6486    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
6487   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
6488   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
6489    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
6490    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
6491    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
6492   "")
6493 @end smallexample
6494
6495 @noindent
6496 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
6497 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
6498 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
6499
6500 @end ifset
6501 @ifset INTERNALS
6502 @node Insn Attributes
6503 @section Instruction Attributes
6504 @cindex insn attributes
6505 @cindex instruction attributes
6506
6507 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
6508 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
6509 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
6510 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
6511 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
6512 to track the condition codes.
6513
6514 @menu
6515 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
6516 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
6517 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
6518 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
6519 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
6520 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
6521 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
6522 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
6523 @end menu
6524
6525 @end ifset
6526 @ifset INTERNALS
6527 @node Defining Attributes
6528 @subsection Defining Attributes and their Values
6529 @cindex defining attributes and their values
6530 @cindex attributes, defining
6531
6532 @findex define_attr
6533 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
6534 by the target machine.  It looks like:
6535
6536 @smallexample
6537 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
6538 @end smallexample
6539
6540 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
6541
6542 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
6543 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
6544 indicate that the attribute takes numeric values.
6545
6546 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
6547 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
6548 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
6549 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
6550 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
6551
6552 @findex insn-attr.h
6553 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
6554 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
6555 specified for an attribute, the following are defined:
6556
6557 @itemize @bullet
6558 @item
6559 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
6560
6561 @item
6562 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
6563 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
6564 the attribute name and value are first converted to uppercase.
6565
6566 @item
6567 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
6568 returns the attribute value for that insn.
6569 @end itemize
6570
6571 For example, if the following is present in the @file{md} file:
6572
6573 @smallexample
6574 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
6575 @end smallexample
6576
6577 @noindent
6578 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
6579
6580 @smallexample
6581 #define HAVE_ATTR_type
6582 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
6583                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
6584 extern enum attr_type get_attr_type ();
6585 @end smallexample
6586
6587 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
6588 defined and the function to obtain the attribute's value will return
6589 @code{int}.
6590
6591 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
6592 attributes are not free to use for other purposes:
6593
6594 @table @code
6595 @item length
6596 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
6597 code chunks.  This is especially important when verifying branch
6598 distances. @xref{Insn Lengths}.
6599
6600 @item enabled
6601 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
6602 alternatives of an insn definition from being used during code
6603 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
6604
6605 @end table
6606
6607 @end ifset
6608 @ifset INTERNALS
6609 @node Expressions
6610 @subsection Attribute Expressions
6611 @cindex attribute expressions
6612
6613 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
6614 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
6615 Attribute value expressions must have one of the following forms:
6616
6617 @table @code
6618 @cindex @code{const_int} and attributes
6619 @item (const_int @var{i})
6620 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
6621 must be non-negative.
6622
6623 The value of a numeric attribute can be specified either with a
6624 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
6625 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
6626 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
6627 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
6628
6629 @cindex @code{const_string} and attributes
6630 @item (const_string @var{value})
6631 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
6632 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
6633 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
6634 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
6635 of a @code{define_attr}.
6636
6637 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
6638 must be a string containing a non-negative integer (normally
6639 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
6640 contain one of the valid values for the attribute.
6641
6642 @cindex @code{if_then_else} and attributes
6643 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
6644 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
6645 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
6646 otherwise it is @var{false-value}.
6647
6648 @cindex @code{cond} and attributes
6649 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
6650 The first operand of this expression is a vector containing an even
6651 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
6652 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
6653 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
6654 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
6655 expression is that of the @var{default} expression.
6656 @end table
6657
6658 @var{test} expressions can have one of the following forms:
6659
6660 @table @code
6661 @cindex @code{const_int} and attribute tests
6662 @item (const_int @var{i})
6663 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
6664
6665 @cindex @code{not} and attributes
6666 @cindex @code{ior} and attributes
6667 @cindex @code{and} and attributes
6668 @item (not @var{test})
6669 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
6670 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
6671 These tests are true if the indicated logical function is true.
6672
6673 @cindex @code{match_operand} and attributes
6674 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
6675 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
6676 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
6677 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
6678 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
6679 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
6680 string).
6681
6682 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
6683
6684 @cindex @code{le} and attributes
6685 @cindex @code{leu} and attributes
6686 @cindex @code{lt} and attributes
6687 @cindex @code{gt} and attributes
6688 @cindex @code{gtu} and attributes
6689 @cindex @code{ge} and attributes
6690 @cindex @code{geu} and attributes
6691 @cindex @code{ne} and attributes
6692 @cindex @code{eq} and attributes
6693 @cindex @code{plus} and attributes
6694 @cindex @code{minus} and attributes
6695 @cindex @code{mult} and attributes
6696 @cindex @code{div} and attributes
6697 @cindex @code{mod} and attributes
6698 @cindex @code{abs} and attributes
6699 @cindex @code{neg} and attributes
6700 @cindex @code{ashift} and attributes
6701 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
6702 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
6703 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
6704 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
6705 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
6706 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
6707 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
6708 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
6709 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
6710 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
6711 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
6712 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
6713 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
6714 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
6715 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
6716 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
6717 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
6718
6719 @findex get_attr
6720 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
6721 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
6722 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
6723 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
6724 variable.
6725
6726 @findex eq_attr
6727 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
6728 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
6729
6730 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
6731 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
6732 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
6733 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
6734 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
6735 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
6736 @emph{not} in the specified list.
6737
6738 For example,
6739
6740 @smallexample
6741 (eq_attr "type" "load,store")
6742 @end smallexample
6743
6744 @noindent
6745 is equivalent to
6746
6747 @smallexample
6748 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
6749 @end smallexample
6750
6751 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
6752 value of the compiler variable @code{which_alternative}
6753 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
6754 example,
6755
6756 @smallexample
6757 (eq_attr "alternative" "2,3")
6758 @end smallexample
6759
6760 @noindent
6761 is equivalent to
6762
6763 @smallexample
6764 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
6765      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
6766 @end smallexample
6767
6768 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
6769 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
6770 a particular pattern.  This is by far the most common case.
6771
6772 @findex attr_flag
6773 @item (attr_flag @var{name})
6774 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
6775 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
6776 scheduled.
6777
6778 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
6779 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
6780 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
6781 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
6782 if a conditional branch is expected to be taken.
6783
6784 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
6785 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
6786
6787 This example describes a conditional branch delay slot which
6788 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
6789 for backward branches which are not taken (annul-false).
6790
6791 @smallexample
6792 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
6793   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
6794    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6795         (attr_flag "forward"))
6796    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6797         (attr_flag "backward"))])
6798 @end smallexample
6799
6800 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
6801 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6802
6803 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
6804 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6805 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
6806 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6807
6808 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
6809 meaning to other passes of the compiler.
6810
6811 @findex attr
6812 @item (attr @var{name})
6813 The value of another attribute is returned.  This is most useful
6814 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
6815 produce more efficient code for non-numeric attributes.
6816 @end table
6817
6818 @end ifset
6819 @ifset INTERNALS
6820 @node Tagging Insns
6821 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
6822 @cindex tagging insns
6823 @cindex assigning attribute values to insns
6824
6825 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
6826 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
6827 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
6828 have an optional last argument to specify the values of attributes for
6829 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
6830 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
6831 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
6832 permits the specification of the values for only one or two attributes
6833 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
6834 next section.
6835
6836 The optional last argument of @code{define_insn} and
6837 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
6838 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
6839 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
6840 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
6841 second operand of the @code{set} is an attribute expression
6842 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
6843
6844 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
6845 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
6846 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
6847 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
6848 each alternative.
6849
6850 @findex set_attr
6851 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
6852 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
6853 specifying a string giving either a single attribute value or a list
6854 of attribute values, one for each alternative.
6855
6856 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
6857 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
6858
6859 @table @code
6860 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
6861 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
6862 or a string containing a comma-separated list giving the values for
6863 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
6864 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
6865
6866 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
6867 which case the attribute will assume its default value for insns matching
6868 that alternative.
6869
6870 @findex set_attr_alternative
6871 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
6872 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
6873 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
6874 tests on the @samp{alternative} attribute.
6875
6876 @findex attr
6877 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
6878 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
6879 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
6880 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
6881 @end table
6882
6883 The following shows three different ways of representing the same
6884 attribute value specification:
6885
6886 @smallexample
6887 (set_attr "type" "load,store,arith")
6888
6889 (set_attr_alternative "type"
6890                       [(const_string "load") (const_string "store")
6891                        (const_string "arith")])
6892
6893 (set (attr "type")
6894      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
6895             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
6896            (const_string "arith")))
6897 @end smallexample
6898
6899 @need 1000
6900 @findex define_asm_attributes
6901 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
6902 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
6903 statement.  It has the form:
6904
6905 @smallexample
6906 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
6907 @end smallexample
6908
6909 @noindent
6910 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
6911 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
6912
6913 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
6914 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
6915
6916 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
6917 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
6918 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
6919 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
6920 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
6921 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
6922 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
6923 of a single machine instruction.
6924
6925 @end ifset
6926 @ifset INTERNALS
6927 @node Attr Example
6928 @subsection Example of Attribute Specifications
6929 @cindex attribute specifications example
6930 @cindex attribute specifications
6931
6932 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
6933 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
6934 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
6935 value.  This attribute is normally used only to define the default value
6936 for other attributes.  An example will clarify this usage.
6937
6938 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
6939 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
6940 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
6941 operations, floating point operations, and branches.
6942
6943 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
6944 the condition code and will limit ourselves to the following possible
6945 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
6946 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
6947 changed if the item previously set into the condition code has been
6948 modified.
6949
6950 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
6951
6952 @smallexample
6953 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
6954
6955 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
6956              (cond [(eq_attr "type" "load")
6957                         (const_string "change0")
6958                     (eq_attr "type" "store,branch")
6959                         (const_string "unchanged")
6960                     (eq_attr "type" "arith")
6961                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
6962                                       (const_string "set")
6963                                       (const_string "clobber"))]
6964                    (const_string "clobber")))
6965
6966 (define_insn ""
6967   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
6968         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
6969   ""
6970   "@@
6971    move %0,%1
6972    load %0,%1
6973    store %0,%1"
6974   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
6975 @end smallexample
6976
6977 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
6978 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
6979 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
6980 full-word result.
6981
6982 @end ifset
6983 @ifset INTERNALS
6984 @node Insn Lengths
6985 @subsection Computing the Length of an Insn
6986 @cindex insn lengths, computing
6987 @cindex computing the length of an insn
6988
6989 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
6990 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
6991 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
6992 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
6993 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
6994 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
6995
6996 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
6997 arithmetic terms are allowed in test expressions:
6998
6999 @table @code
7000 @cindex @code{match_dup} and attributes
7001 @item (match_dup @var{n})
7002 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
7003 must be a @code{label_ref}.
7004
7005 @cindex @code{pc} and attributes
7006 @item (pc)
7007 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
7008 been more consistent with other usage to make this the address of the
7009 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
7010 current insn is to be computed.
7011 @end table
7012
7013 @cindex @code{addr_vec}, length of
7014 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
7015 For normal insns, the length will be determined by value of the
7016 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
7017 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
7018 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
7019
7020 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
7021
7022 The following macros can be used to refine the length computation:
7023
7024 @table @code
7025 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
7026 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
7027 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
7028 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
7029 that contains the initially computed length of the insn and should be
7030 updated with the correct length of the insn.
7031
7032 This macro will normally not be required.  A case in which it is
7033 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
7034 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
7035 may be required.
7036 @end table
7037
7038 @findex get_attr_length
7039 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
7040 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
7041 determine the form of the branch instruction to be written, as the
7042 example below illustrates.
7043
7044 As an example of the specification of variable-length branches, consider
7045 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
7046 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
7047 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
7048 sequence to load the address from memory and then branch to it.
7049
7050 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
7051 as follows:
7052
7053 @smallexample
7054 (define_insn "jump"
7055   [(set (pc)
7056         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
7057   ""
7058 @{
7059    return (get_attr_length (insn) == 4
7060            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
7061 @}
7062   [(set (attr "length")
7063         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
7064                       (const_int 4)
7065                       (const_int 6)))])
7066 @end smallexample
7067
7068 @end ifset
7069 @ifset INTERNALS
7070 @node Constant Attributes
7071 @subsection Constant Attributes
7072 @cindex constant attributes
7073
7074 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
7075 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
7076 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
7077 used to specify which variety of processor is used.  For example,
7078
7079 @smallexample
7080 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
7081  (const
7082   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
7083          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
7084         (const_string "m88000"))))
7085
7086 (define_attr "memory" "fast,slow"
7087  (const
7088   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
7089                 (const_string "fast")
7090                 (const_string "slow"))))
7091 @end smallexample
7092
7093 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
7094 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
7095 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
7096 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
7097 forms involving insn attributes.
7098
7099 @end ifset
7100 @ifset INTERNALS
7101 @node Delay Slots
7102 @subsection Delay Slot Scheduling
7103 @cindex delay slots, defining
7104
7105 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
7106 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
7107 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
7108 after the instruction are executed as if they were located before it.
7109 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
7110 the following instruction before the branch or call is performed.
7111
7112 On some machines, conditional branch instructions can optionally
7113 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
7114 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
7115 instructions that annul if the branch is true and instructions that
7116 annul if the branch is false are supported.
7117
7118 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
7119 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
7120 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
7121 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
7122 instruction scheduling.
7123
7124 @findex define_delay
7125 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
7126 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
7127
7128 @smallexample
7129 (define_delay @var{test}
7130               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
7131                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
7132                @dots{}])
7133 @end smallexample
7134
7135 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
7136 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
7137 required delay slots is determined by the length of the vector specified
7138 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
7139 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
7140 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
7141 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
7142 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
7143 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
7144
7145 For example, in the common case where branch and call insns require
7146 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
7147 call, the following would be placed in the @file{md} file:
7148
7149 @smallexample
7150 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
7151               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
7152 @end smallexample
7153
7154 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
7155 case, each such expression specifies different delay slot requirements
7156 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
7157 expressions are both true.
7158
7159 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
7160 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
7161 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
7162 branch is true, we might represent this as follows:
7163
7164 @smallexample
7165 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
7166    [(eq_attr "type" "!branch,call")
7167     (eq_attr "type" "!branch,call")
7168     (nil)])
7169
7170 (define_delay (eq_attr "type" "call")
7171               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
7172                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
7173 @end smallexample
7174 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
7175
7176 @end ifset
7177 @ifset INTERNALS
7178 @node Processor pipeline description
7179 @subsection Specifying processor pipeline description
7180 @cindex processor pipeline description
7181 @cindex processor functional units
7182 @cindex instruction latency time
7183 @cindex interlock delays
7184 @cindex data dependence delays
7185 @cindex reservation delays
7186 @cindex pipeline hazard recognizer
7187 @cindex automaton based pipeline description
7188 @cindex regular expressions
7189 @cindex deterministic finite state automaton
7190 @cindex automaton based scheduler
7191 @cindex RISC
7192 @cindex VLIW
7193
7194 To achieve better performance, most modern processors
7195 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
7196 processors) have many @dfn{functional units} on which several
7197 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
7198 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
7199 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
7200 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
7201 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
7202 MIPS processors).
7203
7204 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
7205 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
7206 latency time}.  The instruction execution is not started until all
7207 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
7208 complex cases when the instruction execution starts even when the data
7209 are not available but will be ready in given time after the
7210 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
7211 account is simple.  The data dependence (true, output, and
7212 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
7213 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
7214 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
7215 means that two instructions under execution will be in need of shared
7216 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
7217 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
7218 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
7219 processors.
7220
7221 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
7222 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
7223 instruction scheduler has to have an adequate description of the
7224 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
7225 machine descriptions describe processor parallelism and functional
7226 unit reservations for groups of instructions with the aid of
7227 @dfn{regular expressions}.
7228
7229 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
7230 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
7231 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
7232 automatically generated from the processor pipeline description.  The
7233 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
7234 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
7235 the instruction issue is possible if there is a transition from one
7236 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
7237 furthermore, its speed is not dependent on processor
7238 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
7239 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
7240 can split orthogonal parts of the machine description among several
7241 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
7242 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
7243
7244 @cindex automaton based pipeline description
7245 The rest of this section describes the directives that constitute
7246 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
7247 these constructions within the machine description file is not
7248 important.
7249
7250 @findex define_automaton
7251 @cindex pipeline hazard recognizer
7252 The following optional construction describes names of automata
7253 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
7254 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
7255 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
7256 units to the automata, the total size of the automata is usually
7257 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
7258 construction, only one finite state automaton is generated.
7259
7260 @smallexample
7261 (define_automaton @var{automata-names})
7262 @end smallexample
7263
7264 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
7265 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
7266 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
7267 @code{define_query_cpu_unit}.
7268
7269 @findex define_cpu_unit
7270 @cindex processor functional units
7271 Each processor functional unit used in the description of instruction
7272 reservations should be described by the following construction.
7273
7274 @smallexample
7275 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
7276 @end smallexample
7277
7278 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
7279 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
7280 for other goals.
7281
7282 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
7283 which the unit is bound.  The automaton should be described in
7284 construction @code{define_automaton}.  You should give
7285 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
7286
7287 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
7288 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
7289 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
7290 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
7291 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
7292 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
7293 description of the subsequent constructions.
7294
7295 @findex define_query_cpu_unit
7296 @cindex querying function unit reservations
7297 The following construction describes CPU functional units analogously
7298 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
7299 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
7300 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
7301 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
7302 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
7303 @acronym{VLIW} insn templates).
7304
7305 @smallexample
7306 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
7307 @end smallexample
7308
7309 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
7310 separated by commas.
7311
7312 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
7313 which the unit is bound.
7314
7315 @findex define_insn_reservation
7316 @cindex instruction latency time
7317 @cindex regular expressions
7318 @cindex data bypass
7319 The following construction is the major one to describe pipeline
7320 characteristics of an instruction.
7321
7322 @smallexample
7323 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
7324                          @var{condition} @var{regexp})
7325 @end smallexample
7326
7327 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
7328 instruction.  There is an important difference between the old
7329 description and the automaton based pipeline description.  The latency
7330 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
7331 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
7332 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
7333 zero and the cost of output dependencies is the difference between
7334 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
7335 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
7336 change the default costs for any description by using the target hook
7337 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
7338
7339 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
7340 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
7341 the automaton description file generated for debugging.  The internal
7342 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
7343 good practice to use insn classes described in the processor manual.
7344
7345 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
7346 construction.  You should remember that you will be in trouble if
7347 @var{condition} for two or more different
7348 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
7349 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
7350 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
7351 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
7352 the same value is quite difficult (especially if the conditions
7353 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
7354 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
7355 recognizer considerably.
7356
7357 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
7358 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
7359 expression according to the following syntax:
7360
7361 @smallexample
7362        regexp = regexp "," oneof
7363               | oneof
7364
7365        oneof = oneof "|" allof
7366              | allof
7367
7368        allof = allof "+" repeat
7369              | repeat
7370
7371        repeat = element "*" number
7372               | element
7373
7374        element = cpu_function_unit_name
7375                | reservation_name
7376                | result_name
7377                | "nothing"
7378                | "(" regexp ")"
7379 @end smallexample
7380
7381 @itemize @bullet
7382 @item
7383 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
7384 the reservation.
7385
7386 @item
7387 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
7388 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
7389 regular expression @strong{or} etc.
7390
7391 @item
7392 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
7393 regular expression @strong{and} a reservation described by the
7394 second regular expression @strong{and} etc.
7395
7396 @item
7397 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
7398 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
7399 advancing (see @samp{,}).
7400
7401 @item
7402 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
7403 functional unit.
7404
7405 @item
7406 @samp{reservation_name} --- see description of construction
7407 @samp{define_reservation}.
7408
7409 @item
7410 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
7411 @end itemize
7412
7413 @findex define_reservation
7414 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
7415 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
7416 the common part by the following construction
7417
7418 @smallexample
7419 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
7420 @end smallexample
7421
7422 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
7423 Functional unit names and reservation names are in the same name
7424 space.  So the reservation names should be different from the
7425 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
7426
7427 @findex define_bypass
7428 @cindex instruction latency time
7429 @cindex data bypass
7430 The following construction is used to describe exceptions in the
7431 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
7432
7433 @smallexample
7434 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
7435                [@var{guard}])
7436 @end smallexample
7437
7438 @var{number} defines when the result generated by the instructions
7439 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
7440 instructions given in string @var{in_insn_names}.  The instructions in
7441 the string are separated by commas.
7442
7443 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
7444 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
7445 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
7446 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
7447 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
7448 of insn @samp{store} (not a stored value).
7449
7450 @findex exclusion_set
7451 @findex presence_set
7452 @findex final_presence_set
7453 @findex absence_set
7454 @findex final_absence_set
7455 @cindex VLIW
7456 @cindex RISC
7457 The following five constructions are usually used to describe
7458 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
7459 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
7460 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
7461
7462 @smallexample
7463 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
7464 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7465 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7466 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7467 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7468 @end smallexample
7469
7470 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
7471 separated by commas.
7472
7473 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
7474 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
7475 separated by white-spaces.
7476
7477 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
7478 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
7479 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
7480 example, the construction is useful for describing processors
7481 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
7482 functional unit which can execute simultaneously only single floating
7483 point insns or only double floating point insns.
7484
7485 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
7486 functional unit in the first string can not be reserved unless at
7487 least one of pattern of units whose names are in the second string is
7488 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
7489 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
7490 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
7491 construction
7492
7493 @smallexample
7494 (presence_set "slot1" "slot0")
7495 @end smallexample
7496
7497 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7498 reservation.  In this case we could write
7499
7500 @smallexample
7501 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
7502 @end smallexample
7503
7504 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
7505 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
7506 done.  When an instruction is issued in given automaton state
7507 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
7508 state is changed.  The first state is a source state, the second one
7509 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
7510 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
7511 done on the result reservation.  This construction is useful to
7512 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
7513 For example, if we use
7514
7515 @smallexample
7516 (presence_set "slot1" "slot0")
7517 @end smallexample
7518
7519 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
7520 @samp{slot0} which is absent in the source state).
7521
7522 @smallexample
7523 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
7524 @end smallexample
7525
7526 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
7527
7528 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
7529 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
7530 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
7531 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
7532 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a 
7533 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
7534 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
7535 can be described as:
7536
7537 @smallexample
7538 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
7539 @end smallexample
7540
7541 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7542 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
7543 this case we could write
7544
7545 @smallexample
7546 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
7547 @end smallexample
7548
7549 All functional units mentioned in a set should belong to the same
7550 automaton.
7551
7552 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
7553 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
7554 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
7555
7556 @findex automata_option
7557 @cindex deterministic finite state automaton
7558 @cindex nondeterministic finite state automaton
7559 @cindex finite state automaton minimization
7560 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
7561 the following construction.
7562
7563 @smallexample
7564 (automata_option @var{options})
7565 @end smallexample
7566
7567 @var{options} is a string giving options which affect the generated
7568 code.  Currently there are the following options:
7569
7570 @itemize @bullet
7571 @item
7572 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
7573 only worth to do when we are debugging the description and need to
7574 look more accurately at reservations of states.
7575
7576 @item
7577 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
7578 automata.
7579
7580 @item
7581 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
7582 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
7583
7584 @item
7585 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
7586 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
7587 verification and debugging.
7588
7589 @item
7590 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
7591 non-critical errors.
7592
7593 @item
7594 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
7595 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
7596 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
7597 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
7598 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
7599 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
7600
7601 @item
7602 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
7603 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
7604 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
7605 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
7606 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
7607 huge automaton.
7608 @end itemize
7609
7610 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
7611 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
7612 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
7613 the following functional units.
7614
7615 @smallexample
7616 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
7617 (define_cpu_unit "port0, port1")
7618 @end smallexample
7619
7620 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
7621 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
7622 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
7623 are issued into the second pipeline.  Integer division and
7624 multiplication insns can be executed only in the second integer
7625 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
7626 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
7627 integer division insn can not be issued until the current division
7628 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
7629 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
7630 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
7631 incurred.  To describe all of this we could specify
7632
7633 @smallexample
7634 (define_cpu_unit "div")
7635
7636 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7637                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
7638
7639 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
7640                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
7641
7642 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
7643                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
7644
7645 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
7646                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
7647
7648 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
7649 @end smallexample
7650
7651 To simplify the description we could describe the following reservation
7652
7653 @smallexample
7654 (define_reservation "finish" "port0|port1")
7655 @end smallexample
7656
7657 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
7658 construction
7659
7660 @smallexample
7661 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7662                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
7663 @end smallexample
7664
7665
7666 @end ifset
7667 @ifset INTERNALS
7668 @node Conditional Execution
7669 @section Conditional Execution
7670 @cindex conditional execution
7671 @cindex predication
7672
7673 A number of architectures provide for some form of conditional
7674 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
7675 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
7676 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
7677 can be quite tedious to describe these forms directly in the
7678 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
7679
7680 @findex define_cond_exec
7681 @smallexample
7682 (define_cond_exec
7683   [@var{predicate-pattern}]
7684   "@var{condition}"
7685   "@var{output-template}")
7686 @end smallexample
7687
7688 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
7689 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
7690 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
7691 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
7692 alternative.
7693
7694 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
7695 pattern to match.
7696
7697 @findex current_insn_predicate
7698 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
7699 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
7700 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
7701 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
7702 In order to handle the general case, there is a global variable
7703 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
7704 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
7705
7706 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
7707 the @code{predicable} instruction attribute is made.
7708 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be boolean (i.e.@: have
7709 exactly two elements in its @var{list-of-values}).  Further, it must
7710 not be used with complex expressions.  That is, the default and all
7711 uses in the insns must be a simple constant, not dependent on the
7712 alternative or anything else.
7713
7714 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
7715 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
7716 generated that matches a predicated version of the instruction.
7717 For example,
7718
7719 @smallexample
7720 (define_insn "addsi"
7721   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7722         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7723                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
7724   "@var{test1}"
7725   "add %2,%1,%0")
7726
7727 (define_cond_exec
7728   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
7729        (const_int 0))]
7730   "@var{test2}"
7731   "(%0)")
7732 @end smallexample
7733
7734 @noindent
7735 generates a new pattern
7736
7737 @smallexample
7738 (define_insn ""
7739   [(cond_exec
7740      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
7741      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7742           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7743                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
7744   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
7745   "(%3) add %2,%1,%0")
7746 @end smallexample
7747
7748 @end ifset
7749 @ifset INTERNALS
7750 @node Constant Definitions
7751 @section Constant Definitions
7752 @cindex constant definitions
7753 @findex define_constants
7754
7755 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
7756 can be a maintenance problem.
7757
7758 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
7759 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
7760 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
7761 if the corresponding value had been written instead.  You may use
7762 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
7763 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
7764 a different value.
7765
7766 To come back to the a29k load multiple example, instead of
7767
7768 @smallexample
7769 (define_insn ""
7770   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7771      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7772            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7773       (use (reg:SI 179))
7774       (clobber (reg:SI 179))])]
7775   ""
7776   "loadm 0,0,%1,%2")
7777 @end smallexample
7778
7779 You could write:
7780
7781 @smallexample
7782 (define_constants [
7783     (R_BP 177)
7784     (R_FC 178)
7785     (R_CR 179)
7786     (R_Q  180)
7787 ])
7788
7789 (define_insn ""
7790   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7791      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7792            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7793       (use (reg:SI R_CR))
7794       (clobber (reg:SI R_CR))])]
7795   ""
7796   "loadm 0,0,%1,%2")
7797 @end smallexample
7798
7799 The constants that are defined with a define_constant are also output
7800 in the insn-codes.h header file as #defines.
7801 @end ifset
7802 @ifset INTERNALS
7803 @node Iterators
7804 @section Iterators
7805 @cindex iterators in @file{.md} files
7806
7807 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
7808 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
7809 facilities to make this process easier.
7810
7811 @menu
7812 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
7813 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
7814 @end menu
7815
7816 @node Mode Iterators
7817 @subsection Mode Iterators
7818 @cindex mode iterators in @file{.md} files
7819
7820 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
7821 For example:
7822
7823 @itemize @bullet
7824 @item
7825 If a processor has hardware support for both single and double
7826 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
7827 very similar to the @code{DFmode} ones.
7828
7829 @item
7830 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
7831 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
7832 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
7833 @end itemize
7834
7835 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
7836 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
7837 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
7838 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
7839
7840 @menu
7841 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
7842 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
7843 * Examples::                Examples
7844 @end menu
7845
7846 @node Defining Mode Iterators
7847 @subsubsection Defining Mode Iterators
7848 @findex define_mode_iterator
7849
7850 The syntax for defining a mode iterator is:
7851
7852 @smallexample
7853 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
7854 @end smallexample
7855
7856 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
7857 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
7858 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
7859 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
7860 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
7861 C condition will also require that @var{condi} be true.
7862
7863 For example:
7864
7865 @smallexample
7866 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7867 @end smallexample
7868
7869 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
7870 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
7871 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
7872 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
7873 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
7874
7875 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
7876 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
7877 to @code{@var{mode}}.  For example:
7878
7879 @smallexample
7880 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7881 @end smallexample
7882
7883 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
7884 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
7885
7886 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
7887 significant if two iterators are used in a construct that requires
7888 substitutions.  @xref{Substitutions}.
7889
7890 @node Substitutions
7891 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
7892 @findex define_mode_attr
7893
7894 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
7895 construct will often need slightly different strings or modes.  For
7896 example:
7897
7898 @itemize @bullet
7899 @item
7900 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
7901 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
7902 appropriate mode name for @var{m}.
7903
7904 @item
7905 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
7906 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
7907
7908 @item
7909 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
7910 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
7911 mode for the other operand(s).
7912 @end itemize
7913
7914 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
7915 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
7916 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
7917 upper case.  You can define other attributes using:
7918
7919 @smallexample
7920 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
7921 @end smallexample
7922
7923 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
7924 is the value associated with @var{modei}.
7925
7926 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
7927 each string and mode in the pattern for sequences of the form
7928 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
7929 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
7930 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
7931 value.
7932
7933 For example, suppose an @file{.md} file has:
7934
7935 @smallexample
7936 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7937 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
7938 @end smallexample
7939
7940 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
7941 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
7942 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
7943 @code{"ld\t%0,%1"}.
7944
7945 Here is an example of using an attribute for a mode:
7946
7947 @smallexample
7948 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
7949 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
7950 (define_insn @dots{}
7951   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
7952 @end smallexample
7953
7954 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
7955 substitution will be attempted for every iterator expansion.
7956
7957 @node Examples
7958 @subsubsection Mode Iterator Examples
7959
7960 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
7961 modes and attributes (among others):
7962
7963 @smallexample
7964 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7965 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
7966 @end smallexample
7967
7968 and uses the following template to define both @code{subsi3}
7969 and @code{subdi3}:
7970
7971 @smallexample
7972 (define_insn "sub<mode>3"
7973   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
7974         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
7975                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
7976   ""
7977   "<d>subu\t%0,%1,%2"
7978   [(set_attr "type" "arith")
7979    (set_attr "mode" "<MODE>")])
7980 @end smallexample
7981
7982 This is exactly equivalent to:
7983
7984 @smallexample
7985 (define_insn "subsi3"
7986   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
7987         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
7988                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
7989   ""
7990   "subu\t%0,%1,%2"
7991   [(set_attr "type" "arith")
7992    (set_attr "mode" "SI")])
7993
7994 (define_insn "subdi3"
7995   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
7996         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
7997                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
7998   ""
7999   "dsubu\t%0,%1,%2"
8000   [(set_attr "type" "arith")
8001    (set_attr "mode" "DI")])
8002 @end smallexample
8003
8004 @node Code Iterators
8005 @subsection Code Iterators
8006 @cindex code iterators in @file{.md} files
8007 @findex define_code_iterator
8008 @findex define_code_attr
8009
8010 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
8011
8012 The construct:
8013
8014 @smallexample
8015 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
8016 @end smallexample
8017
8018 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
8019 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
8020 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
8021
8022 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
8023 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
8024 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
8025 @xref{Defining Mode Iterators}.
8026
8027 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
8028 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
8029 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
8030 Other attributes are defined using:
8031
8032 @smallexample
8033 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
8034 @end smallexample
8035
8036 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
8037
8038 @smallexample
8039 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
8040                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
8041
8042 (define_expand "b<code>"
8043   [(set (pc)
8044         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
8045                                    (const_int 0))
8046                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8047                       (pc)))]
8048   ""
8049 @{
8050   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
8051   DONE;
8052 @})
8053 @end smallexample
8054
8055 This is equivalent to:
8056
8057 @smallexample
8058 (define_expand "bunordered"
8059   [(set (pc)
8060         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
8061                                     (const_int 0))
8062                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8063                       (pc)))]
8064   ""
8065 @{
8066   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
8067   DONE;
8068 @})
8069
8070 (define_expand "bordered"
8071   [(set (pc)
8072         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
8073                                   (const_int 0))
8074                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8075                       (pc)))]
8076   ""
8077 @{
8078   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
8079   DONE;
8080 @})
8081
8082 @dots{}
8083 @end smallexample
8084
8085 @end ifset