OSDN Git Service

* doc/md.texi (vec_widen_ushiftl_hi, vec_widen_ushiftl_lo,
[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, 2009, 2010
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @ifset INTERNALS
8 @node Machine Desc
9 @chapter Machine Descriptions
10 @cindex machine descriptions
11
12 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
13 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
14
15 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
16 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
17 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
18 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
19 is inside a quoted string.
20
21 See the next chapter for information on the C header file.
22
23 @menu
24 * Overview::            How the machine description is used.
25 * Patterns::            How to write instruction patterns.
26 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
27 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
28 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
29                         from such an insn.
30 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
31                         the assembler code.
32 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
33                         for an insn.
34 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
35 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
36 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
37 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
38 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
39 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
40 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
41 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
42                         for a standard operation.
43 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
44 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
45 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
46 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
47 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
48                          predication.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
53
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
56
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
58
59 @enumerate
60
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
63
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
67
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
71
72 @end enumerate
73
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
82
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
91
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
96
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
101
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
106
107 @findex define_insn
108 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
109 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
110 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
111 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
112
113 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
114
115 @enumerate
116 @item
117 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
118 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
119 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
120 the instruction patterns with those names, if the names are defined
121 in the machine description.
122
123 The absence of a name is indicated by writing an empty string
124 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
125 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
126 to be combined later on.
127
128 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
129 effect; they are equivalent to no name at all.
130
131 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
132 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
133 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
134 to having a nameless pattern for all other purposes.
135
136 @item
137 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
138 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
139 incomplete because it may contain @code{match_operand},
140 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
141 operands of the instruction.
142
143 If the vector has only one element, that element is the template for the
144 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
145 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
146 elements described.
147
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
152 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
153
154 @cindex named patterns and conditions
155 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
156 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
157 flags.  The compiler needs to test these conditions during
158 initialization in order to learn exactly which named instructions are
159 available in a particular run.
160
161 @findex operands
162 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
163 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
164 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
165 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
166 can't be used to control register allocation, for example by excluding
167 certain hard registers or hard register combinations.
168
169 @item
170 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
171 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
172 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
173
174 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
175 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
176
177 @item
178 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
179 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
180 @end enumerate
181
182 @node Example
183 @section Example of @code{define_insn}
184 @cindex @code{define_insn} example
185
186 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
187
188 @smallexample
189 (define_insn "tstsi"
190   [(set (cc0)
191         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
192   ""
193   "*
194 @{
195   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
196     return \"tstl %0\";
197   return \"cmpl #0,%0\";
198 @}")
199 @end smallexample
200
201 @noindent
202 This can also be written using braced strings:
203
204 @smallexample
205 (define_insn "tstsi"
206   [(set (cc0)
207         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
208   ""
209 @{
210   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
211     return "tstl %0";
212   return "cmpl #0,%0";
213 @})
214 @end smallexample
215
216 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
217 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
218 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
219 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
220 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
221 can be constructed using this pattern.
222
223 The output control string is a piece of C code which chooses which
224 output template to return based on the kind of operand and the specific
225 type of CPU for which code is being generated.
226
227 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
228
229 @node RTL Template
230 @section RTL Template
231 @cindex RTL insn template
232 @cindex generating insns
233 @cindex insns, generating
234 @cindex recognizing insns
235 @cindex insns, recognizing
236
237 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
238 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
239 says how to construct an insn from specified operands.
240
241 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
242 template.  Matching involves determining the values that serve as the
243 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
244 controlled by special expression types that direct matching and
245 substitution of the operands.
246
247 @table @code
248 @findex match_operand
249 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
250 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
251 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
252 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
253 appears at this position in the insn will be taken as operand
254 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
255 pattern will not match at all.
256
257 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
258 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
259 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
260 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
261 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
262 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
263 other operand numbers.
264
265 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
266 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
267 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
268 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
269 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
270 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
271 returns zero, this instruction pattern fails to match.
272 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
273 done on the operand, so anything which occurs in this position is
274 valid.
275
276 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
277 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
278 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
279 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
280 @code{VOIDmode}.
281
282 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
283 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
284 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
285
286 People are often unclear on the difference between the constraint and the
287 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
288 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
289 controls various decisions in the case of an insn which does match.
290
291 @findex match_scratch
292 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
293 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
294 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
295 expression.
296
297 When matching patterns, this is equivalent to
298
299 @smallexample
300 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
301 @end smallexample
302
303 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
304 expression.
305
306 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
307 expressions whose operands are either a hard register or
308 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
309 necessary.  @xref{Side Effects}.
310
311 @findex match_dup
312 @item (match_dup @var{n})
313 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
314 It is used when the operand needs to appear more than once in the
315 insn.
316
317 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
318 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
319 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
320 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
321 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
322 identical-looking expression.
323
324 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
325 a particular register is being used for two operands (example:
326 @code{add} that adds one register to another; the second register is
327 both an input operand and the output operand).  Use a matching
328 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
329 operand is used in two places in the template, such as an instruction
330 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
331 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
332 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
333
334 @findex match_operator
335 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
336 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
337 code.
338
339 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
340 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
341 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
342
343 When matching an expression, it matches an expression if the function
344 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
345 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
346
347 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
348 follows, to match any expression whose operator is one of the
349 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
350
351 @smallexample
352 int
353 commutative_integer_operator (x, mode)
354      rtx x;
355      enum machine_mode mode;
356 @{
357   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
358   if (GET_MODE (x) != mode)
359     return 0;
360   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
361           || code == EQ || code == NE);
362 @}
363 @end smallexample
364
365 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
366 of a commutative operator applied to two general operands:
367
368 @smallexample
369 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
370   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
371    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
372 @end smallexample
373
374 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
375 because the expressions to be matched all contain two operands.
376
377 When this pattern does match, the two operands of the commutative
378 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
379 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
380 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
381 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
382
383 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
384 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
385 predicate function, and that function is solely responsible for
386 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
387
388 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
389 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
390 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
391 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
392 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
393 only its expression code matters.
394
395 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
396 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
397 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
398 register allocation because the register allocator often looks at
399 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
400
401 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
402 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
403 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
404 However, if parts of its @var{operands} are matched by
405 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
406 their own.
407
408 @findex match_op_dup
409 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
410 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
411 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
412 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
413 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
414 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
415 recognition template, and it matches only an identical-looking
416 expression.
417
418 @findex match_parallel
419 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
420 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
421 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
422 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
423
424 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
425 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
426 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
427 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
428 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
429 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
430 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
431 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
432 those listed in the @code{match_parallel}.
433
434 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
435 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
436 in a @code{parallel}.  For example,
437
438 @smallexample
439 (define_insn ""
440   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
441      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
442            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
443       (use (reg:SI 179))
444       (clobber (reg:SI 179))])]
445   ""
446   "loadm 0,0,%1,%2")
447 @end smallexample
448
449 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
450 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
451 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
452 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
453 registers and memory locations.
454
455 An insn that matches this pattern might look like:
456
457 @smallexample
458 (parallel
459  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
460   (use (reg:SI 179))
461   (clobber (reg:SI 179))
462   (set (reg:SI 21)
463        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
464                         (const_int 4))))
465   (set (reg:SI 22)
466        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
467                         (const_int 8))))])
468 @end smallexample
469
470 @findex match_par_dup
471 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
472 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
473 @code{match_operator}.
474
475 @end table
476
477 @node Output Template
478 @section Output Templates and Operand Substitution
479 @cindex output templates
480 @cindex operand substitution
481
482 @cindex @samp{%} in template
483 @cindex percent sign
484 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
485 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
486 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
487 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
488 identify places where different variants of the assembler require
489 different syntax.
490
491 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
492 operand @var{n} at that point in the string.
493
494 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
495 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
496 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
497 additional letters with nonstandard meanings.
498
499 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
500 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
501 operand.
502
503 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
504 the constant is negated before printing.
505
506 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
507 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
508 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
509 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
510 as if it were a memory reference.
511
512 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
513 instruction.
514
515 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
516 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
517 referred to more than once in a single template that generates multiple
518 assembler instructions.
519
520 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
521 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
522 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
523 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
524 which punctuation characters are valid with the
525 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
526
527 @cindex \
528 @cindex backslash
529 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
530 for the instructions, with @samp{\;} between them.
531
532 @cindex matching operands
533 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
534 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
535 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
536 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
537 operand.
538
539 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
540 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
541 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
542 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
543 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
544 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
545 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
546 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
547 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
548 it to do nothing.
549
550 @cindex @code{#} in template
551 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
552 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
553 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
554 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
555 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
556 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
557 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
558 instructions.
559
560 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
561 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
562 describe multiple variants of assembler language syntax.
563 @xref{Instruction Output}.
564
565 @node Output Statement
566 @section C Statements for Assembler Output
567 @cindex output statements
568 @cindex C statements for assembler output
569 @cindex generating assembler output
570
571 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
572 assembler code for all the cases that are recognized by a single
573 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
574 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
575 machine instructions.
576
577 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
578 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
579 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
580 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
581 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
582 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
583 might write this pattern:
584
585 @smallexample
586 (define_insn "addsi3"
587   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
588         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
589                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
590   ""
591   "@@
592    addr %2,%0
593    addm %2,%0")
594 @end smallexample
595
596 @cindex @code{*} in template
597 @cindex asterisk in template
598 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
599 output template but rather a piece of C program that should compute a
600 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
601 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
602 require doublequote characters to delimit them.  To include these
603 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
604
605 If the output control string is written as a brace block instead of a
606 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
607 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
608 doublequotes surrounding C string literals.
609
610 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
611 is @code{rtx []}.
612
613 It is very common to select different ways of generating assembler code
614 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
615 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
616 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
617 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
618 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
619 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
620 values of those bits.
621
622 @findex output_asm_insn
623 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
624 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
625 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
626 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
627 that you declare locally and initialize yourself.
628
629 @findex which_alternative
630 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
631 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
632 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
633 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
634 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
635 etc.).
636
637 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
638 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
639 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
640
641 @smallexample
642 (define_insn ""
643   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
644         (const_int 0))]
645   ""
646   @{
647   return (which_alternative == 0
648           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
649   @})
650 @end smallexample
651
652 The example above, where the assembler code to generate was
653 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
654 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
655
656 @smallexample
657 @group
658 (define_insn ""
659   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
660         (const_int 0))]
661   ""
662   "@@
663    clrreg %0
664    clrmem %0")
665 @end group
666 @end smallexample
667
668 @node Predicates
669 @section Predicates
670 @cindex predicates
671 @cindex operand predicates
672 @cindex operator predicates
673
674 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
675 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
676 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
677 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
678 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
679 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
680 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
681 that end in @samp{_operator}.
682
683 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
684 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
685 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
686 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
687 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
688 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
689 functions; this can be useful in output templates or other
690 machine-specific code.
691
692 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
693 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
694 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
695 better code if the predicates specify the requirements of the machine
696 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
697 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
698 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
699 in the extra condition.
700
701 @cindex predicates and machine modes
702 @cindex normal predicates
703 @cindex special predicates
704 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
705 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
706 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
707 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
708 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
709 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
710 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
711 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
712 constant will fit in the requested mode.
713
714 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
715 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
716 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
717 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
718 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
719 without specifying a mode.
720
721 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
722 are called @dfn{special}.  The generic predicates
723 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
724 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
725 diagnosis when special predicates are used.
726
727 @menu
728 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
729 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
730                                     functions.
731 @end menu
732
733 @node Machine-Independent Predicates
734 @subsection Machine-Independent Predicates
735 @cindex machine-independent predicates
736 @cindex generic predicates
737
738 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
739 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
740 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
741
742 @defun immediate_operand
743 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
744 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
745 must be constant.
746 @end defun
747
748 @defun const_int_operand
749 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
750 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
751 does not allow a symbol or label.
752 @end defun
753
754 @defun const_double_operand
755 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
756 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
757 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
758 constants.
759 @end defun
760
761 @noindent
762 The second category of predicates allow only some kind of machine
763 register.
764
765 @defun register_operand
766 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
767 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
768 instruction operands on a RISC machine.
769 @end defun
770
771 @defun pmode_register_operand
772 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
773 a limitation in the machine-description reader.
774
775 @smallexample
776 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
777 @end smallexample
778
779 @noindent
780 means exactly what
781
782 @smallexample
783 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
784 @end smallexample
785
786 @noindent
787 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
788 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
789 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
790 options.  @xref{Misc}.
791 @end defun
792
793 @defun scratch_operand
794 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
795 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
796 it should not be used directly.
797 @end defun
798
799 @noindent
800 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
801
802 @defun memory_operand
803 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
804 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
805 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
806 @end defun
807
808 @defun address_operand
809 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
810 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
811 @var{mode}, again determined by the weak form of
812 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
813 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
814 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
815 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
816 the mode @var{mode}.
817 @end defun
818
819 @defun indirect_operand
820 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
821 memory references with a @code{general_operand} as the address
822 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
823 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
824 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
825 different requirements for memory operands for different instructions,
826 it is better to define target-specific predicates which enforce the
827 hardware's requirements explicitly.
828 @end defun
829
830 @defun push_operand
831 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
832 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
833 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
834 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
835 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
836 @end defun
837
838 @defun pop_operand
839 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
840 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
841 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
842 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
843 @end defun
844
845 @noindent
846 The fourth category of predicates allow some combination of the above
847 operands.
848
849 @defun nonmemory_operand
850 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
851 @end defun
852
853 @defun nonimmediate_operand
854 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
855 @end defun
856
857 @defun general_operand
858 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
859 valid for @var{mode}.
860 @end defun
861
862 @noindent
863 Finally, there are two generic operator predicates.
864
865 @defun comparison_operator
866 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
867 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
868 expression code.
869 @end defun
870
871 @defun ordered_comparison_operator
872 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
873 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
874 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
875 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
876 @code{ge}, @code{geu}.
877 @end defun
878
879 @node Defining Predicates
880 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
881 @cindex defining predicates
882 @findex define_predicate
883 @findex define_special_predicate
884
885 Many machines have requirements for their operands that cannot be
886 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
887 additional predicates using @code{define_predicate} and
888 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
889 three operands:
890
891 @itemize @bullet
892 @item
893 The name of the predicate, as it will be referred to in
894 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
895
896 @item
897 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
898 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
899 the following RTL codes:
900
901 @table @code
902 @item MATCH_OPERAND
903 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
904 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
905 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
906 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
907 predicates and predicates that have already been defined.
908
909 @item MATCH_CODE
910 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
911 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
912
913 The first operand of this expression is a string constant containing a
914 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
915 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
916
917 The second operand is a string constant which indicates what
918 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
919 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
920 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
921 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
922 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
923 characters it is the result of the previous character.  A digit
924 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
925 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
926 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
927 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
928 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
929 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
930 object.
931
932 @item MATCH_TEST
933 This expression has one operand, a string constant containing a C
934 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
935 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
936 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
937 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
938
939 @item  AND
940 @itemx IOR
941 @itemx NOT
942 @itemx IF_THEN_ELSE
943 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
944 logical operators, which have the semantics of the C operators
945 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
946 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
947 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
948 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
949 @end table
950
951 @item
952 An optional block of C code, which should execute
953 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
954 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
955 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
956 available with those names.
957
958 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
959 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
960 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
961 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
962 code block that was checked in the RTL expression.
963 @end itemize
964
965 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
966 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
967 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
968 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
969 @code{MATCH_CODE}.
970
971 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
972 machine description:
973
974 @smallexample
975 @group
976 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
977 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
978   (and (match_code "symbol_ref")
979        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
980 @end group
981 @end smallexample
982
983 @noindent
984 And here is another, showing the use of the C block.
985
986 @smallexample
987 @group
988 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
989 (define_predicate "gr_register_operand"
990   (match_operand 0 "register_operand")
991 @{
992   unsigned int regno;
993   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
994     op = SUBREG_REG (op);
995
996   regno = REGNO (op);
997   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
998 @})
999 @end group
1000 @end smallexample
1001
1002 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1003 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1004 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1005 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1006 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1007 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1008 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1009 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1010 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1011 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1012 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1013 @code{immediate_operand}.
1014
1015 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1016 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1017 by @command{genrecog}.
1018
1019 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1020 test predicates.  It also writes a header file containing function
1021 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1022 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1023 @end ifset
1024
1025 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1026 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1027 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1028 @ifset INTERNALS
1029 @node Constraints
1030 @section Operand Constraints
1031 @cindex operand constraints
1032 @cindex constraints
1033
1034 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1035 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1036 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1037 predicate.
1038
1039 @end ifset
1040 @ifclear INTERNALS
1041 @node Constraints
1042 @section Constraints for @code{asm} Operands
1043 @cindex operand constraints, @code{asm}
1044 @cindex constraints, @code{asm}
1045 @cindex @code{asm} constraints
1046
1047 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1048 @code{asm} operands.
1049 @end ifclear
1050 Constraints can say whether
1051 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1052 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1053 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1054 have.  Constraints can also require two operands to match.
1055 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1056 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1057 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1058 the addressing register.
1059
1060 @ifset INTERNALS
1061 @menu
1062 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1063 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1064 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1065 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1066 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute.
1067 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1068 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1069 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1070 @end menu
1071 @end ifset
1072
1073 @ifclear INTERNALS
1074 @menu
1075 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1076 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1077 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1078 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1079 @end menu
1080 @end ifclear
1081
1082 @node Simple Constraints
1083 @subsection Simple Constraints
1084 @cindex simple constraints
1085
1086 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1087 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1088 the letters that are allowed:
1089
1090 @table @asis
1091 @item whitespace
1092 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1093 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1094 be visually aligned in the machine description even if they have different
1095 number of constraints and modifiers.
1096
1097 @cindex @samp{m} in constraint
1098 @cindex memory references in constraints
1099 @item @samp{m}
1100 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1101 supports in general.
1102 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1103 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1104
1105 @cindex offsettable address
1106 @cindex @samp{o} in constraint
1107 @item @samp{o}
1108 A memory operand is allowed, but only if the address is
1109 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1110 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1111 may be added to the address and the result is also a valid memory
1112 address.
1113
1114 @cindex autoincrement/decrement addressing
1115 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1116 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1117 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1118 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1119 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1120 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1121 addressing modes that the machine supports.
1122
1123 Note that in an output operand which can be matched by another
1124 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1125 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1126 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1127
1128 @cindex @samp{V} in constraint
1129 @item @samp{V}
1130 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1131 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1132
1133 @cindex @samp{<} in constraint
1134 @item @samp{<}
1135 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1136 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1137 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1138 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1139 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1140 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1141 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1142 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1143 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1144 or @code{%P0} on IA-64.
1145
1146 @cindex @samp{>} in constraint
1147 @item @samp{>}
1148 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1149 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1150 as for @samp{<} apply.
1151
1152 @cindex @samp{r} in constraint
1153 @cindex registers in constraints
1154 @item @samp{r}
1155 A register operand is allowed provided that it is in a general
1156 register.
1157
1158 @cindex constants in constraints
1159 @cindex @samp{i} in constraint
1160 @item @samp{i}
1161 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1162 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1163 assembly time or later.
1164
1165 @cindex @samp{n} in constraint
1166 @item @samp{n}
1167 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1168 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1169 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1170 rather than @samp{i}.
1171
1172 @cindex @samp{I} in constraint
1173 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1174 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1175 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1176 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1177 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1178 This is the range permitted as a shift count in the shift
1179 instructions.
1180
1181 @cindex @samp{E} in constraint
1182 @item @samp{E}
1183 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1184 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1185 that of the host machine (on which the compiler is running).
1186
1187 @cindex @samp{F} in constraint
1188 @item @samp{F}
1189 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1190 @code{const_vector}) is allowed.
1191
1192 @cindex @samp{G} in constraint
1193 @cindex @samp{H} in constraint
1194 @item @samp{G}, @samp{H}
1195 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1196 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1197
1198 @cindex @samp{s} in constraint
1199 @item @samp{s}
1200 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1201 allowed.
1202
1203 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1204 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1205 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1206 better code to be generated.
1207
1208 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1209 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1210 and 127, better code results from loading the value into a register and
1211 using the register.  This is because the load into the register can be
1212 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1213 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1214 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1215 constraints.
1216
1217 @cindex @samp{g} in constraint
1218 @item @samp{g}
1219 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1220 registers that are not general registers.
1221
1222 @cindex @samp{X} in constraint
1223 @item @samp{X}
1224 @ifset INTERNALS
1225 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1226 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1227 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1228 require a scratch register.
1229 @end ifset
1230 @ifclear INTERNALS
1231 Any operand whatsoever is allowed.
1232 @end ifclear
1233
1234 @cindex @samp{0} in constraint
1235 @cindex digits in constraint
1236 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1237 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1238 digit is used together with letters within the same alternative, the
1239 digit should come last.
1240
1241 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1242 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1243 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1244 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1245 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1246 can use multiple alternatives instead.
1247
1248 @cindex matching constraint
1249 @cindex constraint, matching
1250 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1251 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1252 @ifset INTERNALS
1253 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1254 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1255 @end ifset
1256 @ifclear INTERNALS
1257 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1258 two input operands and an output operand, but on most CISC
1259 @end ifclear
1260 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1261 input-output operand:
1262
1263 @smallexample
1264 addl #35,r12
1265 @end smallexample
1266
1267 Matching constraints are used in these circumstances.
1268 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1269 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1270 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1271 constraint.
1272
1273 @ifset INTERNALS
1274 For operands to match in a particular case usually means that they
1275 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1276 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1277 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1278 For proper results in such cases, the output template should always
1279 use the output-operand's number when printing the operand.
1280 @end ifset
1281
1282 @cindex load address instruction
1283 @cindex push address instruction
1284 @cindex address constraints
1285 @cindex @samp{p} in constraint
1286 @item @samp{p}
1287 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1288 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1289
1290 @findex address_operand
1291 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1292 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1293 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1294 reference for which the address would be valid.
1295
1296 @cindex other register constraints
1297 @cindex extensible constraints
1298 @item @var{other-letters}
1299 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1300 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1301 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1302 for data, address and floating point registers.
1303 @end table
1304
1305 @ifset INTERNALS
1306 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1307 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1308 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1309 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1310 done by copying an operand into a register.
1311
1312 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1313
1314 @smallexample
1315 (define_insn ""
1316   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1317         (plus:SI (match_dup 0)
1318                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1319   ""
1320   "@dots{}")
1321 @end smallexample
1322
1323 @noindent
1324 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1325
1326 @smallexample
1327 (define_insn ""
1328   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1329         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1330                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1331   ""
1332   "@dots{}")
1333 @end smallexample
1334
1335 @noindent
1336 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1337 identical.  If we are considering an insn of the form
1338
1339 @smallexample
1340 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1341   (set (reg:SI 3)
1342        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1343   @dots{})
1344 @end smallexample
1345
1346 @noindent
1347 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1348 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1349 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1350 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1351 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1352 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1353 results might look like this:
1354
1355 @smallexample
1356 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1357   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1358   @dots{})
1359
1360 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1361   (set (reg:SI 3)
1362        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1363   @dots{})
1364 @end smallexample
1365
1366 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1367 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1368 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1369 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1370 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1371 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1372 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1373 reloading any possible operand so that it will fit.
1374
1375 @itemize @bullet
1376 @item
1377 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1378 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1379
1380 For example, an operand whose constraints permit everything except
1381 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1382
1383 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1384 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1385 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1386 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1387 more selective.
1388
1389 @item
1390 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1391 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1392 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1393 compiler knows how to copy a register into another register of the
1394 proper class in order to make an instruction valid.
1395
1396 @cindex nonoffsettable memory reference
1397 @cindex memory reference, nonoffsettable
1398 @item
1399 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1400 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1401 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1402
1403 @item
1404 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1405 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1406 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1407 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1408
1409 @item
1410 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1411 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1412 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1413 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1414 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1415 objects allowed by the constraint.
1416 @end itemize
1417
1418 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1419 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1420 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1421 how to copy a register temporarily into memory.
1422
1423 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1424 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1425 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1426 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1427 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1428 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1429 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1430 @code{sign_extend}.
1431 @end ifset
1432
1433 @node Multi-Alternative
1434 @subsection Multiple Alternative Constraints
1435 @cindex multiple alternative constraints
1436
1437 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1438 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1439 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1440 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1441 another.
1442
1443 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1444 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1445 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1446 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1447 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1448 @ifset INTERNALS
1449 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1450
1451 @smallexample
1452 (define_insn "iorsi3"
1453   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1454         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1455                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1456   @dots{})
1457 @end smallexample
1458
1459 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1460 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1461 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1462 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1463 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1464 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1465 @end ifset
1466
1467 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1468 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1469 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1470 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1471 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1472 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1473 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1474
1475 @table @code
1476 @cindex @samp{?} in constraint
1477 @cindex question mark
1478 @item ?
1479 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1480 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1481 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1482 in it.
1483
1484 @cindex @samp{!} in constraint
1485 @cindex exclamation point
1486 @item !
1487 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1488 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1489 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1490 @end table
1491
1492 @ifset INTERNALS
1493 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1494 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1495 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1496 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1497 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1498 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1499 @end ifset
1500
1501 @ifset INTERNALS
1502 @node Class Preferences
1503 @subsection Register Class Preferences
1504 @cindex class preference constraints
1505 @cindex register class preference constraints
1506
1507 @cindex voting between constraint alternatives
1508 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1509 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1510 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1511 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1512 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1513 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1514 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1515 favor of a general register.  The machine description says which registers
1516 are considered general.
1517
1518 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1519 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1520 @end ifset
1521
1522 @node Modifiers
1523 @subsection Constraint Modifier Characters
1524 @cindex modifiers in constraints
1525 @cindex constraint modifier characters
1526
1527 @c prevent bad page break with this line
1528 Here are constraint modifier characters.
1529
1530 @table @samp
1531 @cindex @samp{=} in constraint
1532 @item =
1533 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1534 value is discarded and replaced by output data.
1535
1536 @cindex @samp{+} in constraint
1537 @item +
1538 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1539
1540 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1541 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1542 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1543 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1544 are assumed to be input only.
1545
1546 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1547 first character of the constraint string.
1548
1549 @cindex @samp{&} in constraint
1550 @cindex earlyclobber operand
1551 @item &
1552 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1553 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1554 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1555 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1556 address.
1557
1558 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1559 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1560 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1561 @samp{movdf} insn of the 68000.
1562
1563 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1564 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1565 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1566 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1567 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1568
1569 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1570
1571 @cindex @samp{%} in constraint
1572 @item %
1573 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1574 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1575 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1576 constraints.
1577 @ifset INTERNALS
1578 This is often used in patterns for addition instructions
1579 that really have only two operands: the result must go in one of the
1580 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1581 instruction is defined:
1582
1583 @smallexample
1584 (define_insn "addhi3"
1585   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1586      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1587               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1588   @dots{})
1589 @end smallexample
1590 @end ifset
1591 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1592 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1593 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1594 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1595 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1596 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1597 @samp{%} to make the intended insn match.
1598
1599 @cindex @samp{#} in constraint
1600 @item #
1601 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1602 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1603 register preferences.
1604
1605 @cindex @samp{*} in constraint
1606 @item *
1607 Says that the following character should be ignored when choosing
1608 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1609 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1610
1611 @ifset INTERNALS
1612 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1613 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1614 copying it into an address register.  While either kind of register is
1615 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1616 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1617 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1618 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1619 register preferences.
1620
1621 @smallexample
1622 (define_insn "extendhisi2"
1623   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1624         (sign_extend:SI
1625          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1626   @dots{})
1627 @end smallexample
1628 @end ifset
1629 @end table
1630
1631 @node Machine Constraints
1632 @subsection Constraints for Particular Machines
1633 @cindex machine specific constraints
1634 @cindex constraints, machine specific
1635
1636 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1637 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1638 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1639 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1640 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1641 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1642 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1643 immediate-constant format.
1644
1645 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1646 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1647 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1648 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1649 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1650 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1651 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1652 table heading for each architecture is the definitive reference for
1653 the meanings of that architecture's constraints.
1654
1655 @table @emph
1656 @item ARM family---@file{config/arm/arm.h}
1657 @table @code
1658 @item f
1659 Floating-point register
1660
1661 @item w
1662 VFP floating-point register
1663
1664 @item F
1665 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1666 or 10.0
1667
1668 @item G
1669 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1670 were negated
1671
1672 @item I
1673 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1674 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1675 multiple of 2
1676
1677 @item J
1678 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1679
1680 @item K
1681 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1682
1683 @item L
1684 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1685
1686 @item M
1687 Integer in the range 0 to 32
1688
1689 @item Q
1690 A memory reference where the exact address is in a single register
1691 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1692
1693 @item R
1694 An item in the constant pool
1695
1696 @item S
1697 A symbol in the text segment of the current file
1698
1699 @item Uv
1700 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1701
1702 @item Uy
1703 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1704
1705 @item Uq
1706 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1707 @end table
1708
1709 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1710 @table @code
1711 @item l
1712 Registers from r0 to r15
1713
1714 @item a
1715 Registers from r16 to r23
1716
1717 @item d
1718 Registers from r16 to r31
1719
1720 @item w
1721 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1722
1723 @item e
1724 Pointer register (r26--r31)
1725
1726 @item b
1727 Base pointer register (r28--r31)
1728
1729 @item q
1730 Stack pointer register (SPH:SPL)
1731
1732 @item t
1733 Temporary register r0
1734
1735 @item x
1736 Register pair X (r27:r26)
1737
1738 @item y
1739 Register pair Y (r29:r28)
1740
1741 @item z
1742 Register pair Z (r31:r30)
1743
1744 @item I
1745 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1746
1747 @item J
1748 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1749
1750 @item K
1751 Constant integer 2
1752
1753 @item L
1754 Constant integer 0
1755
1756 @item M
1757 Constant that fits in 8 bits
1758
1759 @item N
1760 Constant integer @minus{}1
1761
1762 @item O
1763 Constant integer 8, 16, or 24
1764
1765 @item P
1766 Constant integer 1
1767
1768 @item G
1769 A floating point constant 0.0
1770
1771 @item R
1772 Integer constant in the range @minus{}6 @dots{} 5.
1773
1774 @item Q
1775 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1776
1777 @item C04
1778 Constant integer 4
1779 @end table
1780
1781 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
1782 @table @code
1783 @item a
1784 General register 1
1785
1786 @item f
1787 Floating point register
1788
1789 @item q
1790 Shift amount register
1791
1792 @item x
1793 Floating point register (deprecated)
1794
1795 @item y
1796 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
1797
1798 @item Z
1799 Any register
1800
1801 @item I
1802 Signed 11-bit integer constant
1803
1804 @item J
1805 Signed 14-bit integer constant
1806
1807 @item K
1808 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
1809
1810 @item L
1811 Signed 5-bit integer constant
1812
1813 @item M
1814 Integer constant 0
1815
1816 @item N
1817 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
1818
1819 @item O
1820 Integer constant whose value plus one is a power of 2
1821
1822 @item P
1823 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
1824 and @code{extru} instructions
1825
1826 @item S
1827 Integer constant 31
1828
1829 @item U
1830 Integer constant 63
1831
1832 @item G
1833 Floating-point constant 0.0
1834
1835 @item A
1836 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
1837
1838 @item Q
1839 A memory operand that can be used as the destination operand of an
1840 integer store instruction
1841
1842 @item R
1843 A scaled or unscaled indexed memory operand
1844
1845 @item T
1846 A memory operand for floating-point loads and stores
1847
1848 @item W
1849 A register indirect memory operand
1850 @end table
1851
1852 @item picoChip family---@file{picochip.h}
1853 @table @code
1854 @item k
1855 Stack register.
1856
1857 @item f
1858 Pointer register.  A register which can be used to access memory without
1859 supplying an offset.  Any other register can be used to access memory,
1860 but will need a constant offset.  In the case of the offset being zero,
1861 it is more efficient to use a pointer register, since this reduces code
1862 size.
1863
1864 @item t
1865 A twin register.  A register which may be paired with an adjacent
1866 register to create a 32-bit register.
1867
1868 @item a
1869 Any absolute memory address (e.g., symbolic constant, symbolic
1870 constant + offset).
1871
1872 @item I
1873 4-bit signed integer.
1874
1875 @item J
1876 4-bit unsigned integer.
1877
1878 @item K
1879 8-bit signed integer.
1880
1881 @item M
1882 Any constant whose absolute value is no greater than 4-bits.
1883
1884 @item N
1885 10-bit signed integer
1886
1887 @item O
1888 16-bit signed integer.
1889
1890 @end table
1891
1892 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/rs6000.h}
1893 @table @code
1894 @item b
1895 Address base register
1896
1897 @item d
1898 Floating point register (containing 64-bit value)
1899
1900 @item f
1901 Floating point register (containing 32-bit value)
1902
1903 @item v
1904 Altivec vector register
1905
1906 @item wd
1907 VSX vector register to hold vector double data
1908
1909 @item wf
1910 VSX vector register to hold vector float data
1911
1912 @item ws
1913 VSX vector register to hold scalar float data
1914
1915 @item wa
1916 Any VSX register
1917
1918 @item h
1919 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1920
1921 @item q
1922 @samp{MQ} register
1923
1924 @item c
1925 @samp{CTR} register
1926
1927 @item l
1928 @samp{LINK} register
1929
1930 @item x
1931 @samp{CR} register (condition register) number 0
1932
1933 @item y
1934 @samp{CR} register (condition register)
1935
1936 @item z
1937 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
1938
1939 @item I
1940 Signed 16-bit constant
1941
1942 @item J
1943 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1944 @code{SImode} constants)
1945
1946 @item K
1947 Unsigned 16-bit constant
1948
1949 @item L
1950 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1951
1952 @item M
1953 Constant larger than 31
1954
1955 @item N
1956 Exact power of 2
1957
1958 @item O
1959 Zero
1960
1961 @item P
1962 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1963
1964 @item G
1965 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1966 instruction per word
1967
1968 @item H
1969 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
1970 three instructions
1971
1972 @item m
1973 Memory operand.
1974 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
1975 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
1976 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
1977 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
1978 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
1979 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
1980 corresponding load or store instruction.  For example:
1981
1982 @smallexample
1983 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
1984 @end smallexample
1985
1986 is correct but:
1987
1988 @smallexample
1989 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
1990 @end smallexample
1991
1992 is not.
1993
1994 @item es
1995 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
1996 automodification of the base register.  This used to be useful when
1997 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
1998 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
1999 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
2000
2001 @item Q
2002 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
2003 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2004
2005 @item Z
2006 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
2007 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2008
2009 @item R
2010 AIX TOC entry
2011
2012 @item a
2013 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
2014 preferable for @code{asm} statements)
2015
2016 @item S
2017 Constant suitable as a 64-bit mask operand
2018
2019 @item T
2020 Constant suitable as a 32-bit mask operand
2021
2022 @item U
2023 System V Release 4 small data area reference
2024
2025 @item t
2026 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
2027
2028 @item W
2029 Vector constant that does not require memory
2030
2031 @item j
2032 Vector constant that is all zeros.
2033
2034 @end table
2035
2036 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
2037 @table @code
2038 @item R
2039 Legacy register---the eight integer registers available on all
2040 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
2041 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
2042
2043 @item q
2044 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
2045 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
2046
2047 @item Q
2048 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
2049 @code{c}, and @code{d}.
2050
2051 @ifset INTERNALS
2052 @item l
2053 Any register that can be used as the index in a base+index memory
2054 access: that is, any general register except the stack pointer.
2055 @end ifset
2056
2057 @item a
2058 The @code{a} register.
2059
2060 @item b
2061 The @code{b} register.
2062
2063 @item c
2064 The @code{c} register.
2065
2066 @item d
2067 The @code{d} register.
2068
2069 @item S
2070 The @code{si} register.
2071
2072 @item D
2073 The @code{di} register.
2074
2075 @item A
2076 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
2077 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
2078 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
2079 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
2080
2081 @smallexample
2082 unsigned long long rdtsc (void)
2083 @{
2084   unsigned long long tick;
2085   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
2086   return tick;
2087 @}
2088 @end smallexample
2089
2090 This is not correct on x86_64 as it would allocate tick in either @code{ax}
2091 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
2092
2093 @smallexample
2094 unsigned long long rdtsc (void)
2095 @{
2096   unsigned int tickl, tickh;
2097   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
2098   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
2099 @}
2100 @end smallexample
2101
2102
2103 @item f
2104 Any 80387 floating-point (stack) register.
2105
2106 @item t
2107 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2108
2109 @item u
2110 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2111
2112 @item y
2113 Any MMX register.
2114
2115 @item x
2116 Any SSE register.
2117
2118 @item Yz
2119 First SSE register (@code{%xmm0}).
2120
2121 @ifset INTERNALS
2122 @item Y2
2123 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
2124
2125 @item Yi
2126 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
2127
2128 @item Ym
2129 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
2130 @end ifset
2131
2132 @item I
2133 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2134
2135 @item J
2136 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2137
2138 @item K
2139 Signed 8-bit integer constant.
2140
2141 @item L
2142 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2143
2144 @item M
2145 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2146
2147 @item N
2148 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
2149 instructions).
2150
2151 @ifset INTERNALS
2152 @item O
2153 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2154 @end ifset
2155
2156 @item G
2157 Standard 80387 floating point constant.
2158
2159 @item C
2160 Standard SSE floating point constant.
2161
2162 @item e
2163 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2164 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2165 instructions).
2166
2167 @item Z
2168 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2169 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2170 instructions).
2171
2172 @end table
2173
2174 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2175 @table @code
2176 @item a
2177 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2178
2179 @item b
2180 Branch register
2181
2182 @item c
2183 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2184
2185 @item d
2186 Application register residing in M-unit
2187
2188 @item e
2189 Application register residing in I-unit
2190
2191 @item f
2192 Floating-point register
2193
2194 @item m
2195 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2196 the operand can have postincrement and postdecrement which
2197 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2198
2199 @item G
2200 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2201
2202 @item I
2203 14-bit signed integer constant
2204
2205 @item J
2206 22-bit signed integer constant
2207
2208 @item K
2209 8-bit signed integer constant for logical instructions
2210
2211 @item L
2212 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2213
2214 @item M
2215 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2216
2217 @item N
2218 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2219
2220 @item O
2221 The constant zero
2222
2223 @item P
2224 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2225
2226 @item Q
2227 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2228
2229 @item R
2230 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2231
2232 @item S
2233 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2234 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2235 or @samp{>}.
2236 @end table
2237
2238 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2239 @table @code
2240 @item a
2241 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2242
2243 @item b
2244 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2245
2246 @item c
2247 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2248 @code{icc0} to @code{icc3}).
2249
2250 @item d
2251 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2252
2253 @item e
2254 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2255 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2256 mode larger than 4 bytes.
2257
2258 @item f
2259 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2260
2261 @item h
2262 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2263 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2264 mode larger than 4 bytes.
2265
2266 @item l
2267 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2268
2269 @item q
2270 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2271 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2272 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2273
2274 @item t
2275 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2276
2277 @item u
2278 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2279
2280 @item v
2281 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2282
2283 @item w
2284 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2285
2286 @item x
2287 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2288 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2289 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2290
2291 @item z
2292 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2293
2294 @item A
2295 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2296
2297 @item B
2298 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2299
2300 @item C
2301 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2302
2303 @item G
2304 Floating point constant zero
2305
2306 @item I
2307 6-bit signed integer constant
2308
2309 @item J
2310 10-bit signed integer constant
2311
2312 @item L
2313 16-bit signed integer constant
2314
2315 @item M
2316 16-bit unsigned integer constant
2317
2318 @item N
2319 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2320 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2321
2322 @item O
2323 Constant zero
2324
2325 @item P
2326 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2327 range of 1 to 2047.
2328
2329 @end table
2330
2331 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2332 @table @code
2333 @item a
2334 P register
2335
2336 @item d
2337 D register
2338
2339 @item z
2340 A call clobbered P register.
2341
2342 @item q@var{n}
2343 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2344 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2345
2346 @item D
2347 Even-numbered D register
2348
2349 @item W
2350 Odd-numbered D register
2351
2352 @item e
2353 Accumulator register.
2354
2355 @item A
2356 Even-numbered accumulator register.
2357
2358 @item B
2359 Odd-numbered accumulator register.
2360
2361 @item b
2362 I register
2363
2364 @item v
2365 B register
2366
2367 @item f
2368 M register
2369
2370 @item c
2371 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2372
2373 @item C
2374 The CC register.
2375
2376 @item t
2377 LT0 or LT1.
2378
2379 @item k
2380 LC0 or LC1.
2381
2382 @item u
2383 LB0 or LB1.
2384
2385 @item x
2386 Any D, P, B, M, I or L register.
2387
2388 @item y
2389 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2390 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2391
2392 @item w
2393 Any register except accumulators or CC.
2394
2395 @item Ksh
2396 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2397
2398 @item Kuh
2399 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2400
2401 @item Ks7
2402 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2403
2404 @item Ku7
2405 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2406
2407 @item Ku5
2408 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2409
2410 @item Ks4
2411 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2412
2413 @item Ks3
2414 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2415
2416 @item Ku3
2417 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2418
2419 @item P@var{n}
2420 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2421
2422 @item PA
2423 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2424 use with either accumulator.
2425
2426 @item PB
2427 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2428 use only with accumulator A1.
2429
2430 @item M1
2431 Constant 255.
2432
2433 @item M2
2434 Constant 65535.
2435
2436 @item J
2437 An integer constant with exactly a single bit set.
2438
2439 @item L
2440 An integer constant with all bits set except exactly one.
2441
2442 @item H
2443
2444 @item Q
2445 Any SYMBOL_REF.
2446 @end table
2447
2448 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2449 @table @code
2450 @item Rsp
2451 @itemx Rfb
2452 @itemx Rsb
2453 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2454
2455 @item Rcr
2456 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2457 registers are 24 bits wide)
2458
2459 @item Rcl
2460 Any control register, when they're 24 bits wide.
2461
2462 @item R0w
2463 @itemx R1w
2464 @itemx R2w
2465 @itemx R3w
2466 $r0, $r1, $r2, $r3.
2467
2468 @item R02
2469 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2470
2471 @item R13
2472 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2473
2474 @item Rdi
2475 A register that can hold a 64 bit value.
2476
2477 @item Rhl
2478 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2479
2480 @item R23
2481 $r2 or $r3
2482
2483 @item Raa
2484 Address registers
2485
2486 @item Raw
2487 Address registers when they're 16 bits wide.
2488
2489 @item Ral
2490 Address registers when they're 24 bits wide.
2491
2492 @item Rqi
2493 Registers that can hold QI values.
2494
2495 @item Rad
2496 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2497
2498 @item Rsi
2499 Registers that can hold 32 bit values.
2500
2501 @item Rhi
2502 Registers that can hold 16 bit values.
2503
2504 @item Rhc
2505 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2506 registers.
2507
2508 @item Rra
2509 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2510
2511 @item Rfl
2512 The flags register.
2513
2514 @item Rmm
2515 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2516
2517 @item Rpi
2518 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2519 bit registers for m32cm, m32c).
2520
2521 @item Rpa
2522 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2523 Used to match function return values.
2524
2525 @item Is3
2526 @minus{}8 @dots{} 7
2527
2528 @item IS1
2529 @minus{}128 @dots{} 127
2530
2531 @item IS2
2532 @minus{}32768 @dots{} 32767
2533
2534 @item IU2
2535 0 @dots{} 65535
2536
2537 @item In4
2538 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2539
2540 @item In5
2541 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2542
2543 @item In6
2544 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2545
2546 @item IM2
2547 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2548
2549 @item Ilb
2550 An 8 bit value with exactly one bit set.
2551
2552 @item Ilw
2553 A 16 bit value with exactly one bit set.
2554
2555 @item Sd
2556 The common src/dest memory addressing modes.
2557
2558 @item Sa
2559 Memory addressed using $a0 or $a1.
2560
2561 @item Si
2562 Memory addressed with immediate addresses.
2563
2564 @item Ss
2565 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2566
2567 @item Sf
2568 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2569
2570 @item Ss
2571 Memory addressed using the small base register ($sb).
2572
2573 @item S1
2574 $r1h
2575 @end table
2576
2577 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2578 @table @code
2579
2580 @item a
2581 The $sp register.
2582
2583 @item b
2584 The $tp register.
2585
2586 @item c
2587 Any control register.
2588
2589 @item d
2590 Either the $hi or the $lo register.
2591
2592 @item em
2593 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2594
2595 @item ex
2596 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2597
2598 @item er
2599 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2600
2601 @item h
2602 The $hi register.
2603
2604 @item j
2605 The $rpc register.
2606
2607 @item l
2608 The $lo register.
2609
2610 @item t
2611 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2612
2613 @item v
2614 The $gp register.
2615
2616 @item x
2617 The coprocessor registers.
2618
2619 @item y
2620 The coprocessor control registers.
2621
2622 @item z
2623 The $0 register.
2624
2625 @item A
2626 User-defined register set A.
2627
2628 @item B
2629 User-defined register set B.
2630
2631 @item C
2632 User-defined register set C.
2633
2634 @item D
2635 User-defined register set D.
2636
2637 @item I
2638 Offsets for $gp-rel addressing.
2639
2640 @item J
2641 Constants that can be used directly with boolean insns.
2642
2643 @item K
2644 Constants that can be moved directly to registers.
2645
2646 @item L
2647 Small constants that can be added to registers.
2648
2649 @item M
2650 Long shift counts.
2651
2652 @item N
2653 Small constants that can be compared to registers.
2654
2655 @item O
2656 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2657
2658 @item S
2659 Signed 8-bit immediates.
2660
2661 @item T
2662 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2663
2664 @item U
2665 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2666
2667 @item W
2668 The top half of a symbol's value.
2669
2670 @item Y
2671 A register indirect address without offset.
2672
2673 @item Z
2674 Symbolic references to the control bus.
2675
2676 @end table
2677
2678 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2679 @table @code
2680 @item d
2681 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2682
2683 @item z
2684 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2685
2686 @end table
2687
2688 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2689 @table @code
2690 @item d
2691 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2692 generating MIPS16 code.
2693
2694 @item f
2695 A floating-point register (if available).
2696
2697 @item h
2698 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2699
2700 @item l
2701 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2702 no bigger than a word.
2703
2704 @item x
2705 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2706 to store doubleword values.
2707
2708 @item c
2709 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2710 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2711
2712 @item v
2713 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2714 it is retained only for compatibility with glibc.
2715
2716 @item y
2717 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2718
2719 @item z
2720 A floating-point condition code register.
2721
2722 @item I
2723 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2724
2725 @item J
2726 Integer zero.
2727
2728 @item K
2729 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2730
2731 @item L
2732 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2733 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2734
2735 @item M
2736 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2737 or @code{ori}.
2738
2739 @item N
2740 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2741
2742 @item O
2743 A signed 15-bit constant.
2744
2745 @item P
2746 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2747
2748 @item G
2749 Floating-point zero.
2750
2751 @item R
2752 An address that can be used in a non-macro load or store.
2753 @end table
2754
2755 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2756 @table @code
2757 @item a
2758 Address register
2759
2760 @item d
2761 Data register
2762
2763 @item f
2764 68881 floating-point register, if available
2765
2766 @item I
2767 Integer in the range 1 to 8
2768
2769 @item J
2770 16-bit signed number
2771
2772 @item K
2773 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2774
2775 @item L
2776 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2777
2778 @item M
2779 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2780
2781 @item N
2782 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2783
2784 @item O
2785 16 (for rotate using swap)
2786
2787 @item P
2788 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2789
2790 @item R
2791 Numbers that mov3q can handle
2792
2793 @item G
2794 Floating point constant that is not a 68881 constant
2795
2796 @item S
2797 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2798
2799 @item T
2800 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2801
2802 @item Q
2803 Address register indirect addressing mode
2804
2805 @item U
2806 Register offset addressing
2807
2808 @item W
2809 const_call_operand
2810
2811 @item Cs
2812 symbol_ref or const
2813
2814 @item Ci
2815 const_int
2816
2817 @item C0
2818 const_int 0
2819
2820 @item Cj
2821 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2822
2823 @item Cmvq
2824 Integers valid for mvq
2825
2826 @item Capsw
2827 Integers valid for a moveq followed by a swap
2828
2829 @item Cmvz
2830 Integers valid for mvz
2831
2832 @item Cmvs
2833 Integers valid for mvs
2834
2835 @item Ap
2836 push_operand
2837
2838 @item Ac
2839 Non-register operands allowed in clr
2840
2841 @end table
2842
2843 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2844 @table @code
2845 @item A
2846 An absolute address
2847
2848 @item B
2849 An offset address
2850
2851 @item W
2852 A register indirect memory operand
2853
2854 @item I
2855 A constant in the range of 0 to 255.
2856
2857 @item N
2858 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2859
2860 @end table
2861
2862 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
2863 @table @code
2864 @item a
2865 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
2866 memory with a single instruction.
2867
2868 @item d
2869 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
2870 16-bit multiply operations.
2871
2872 @item f
2873 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
2874
2875 @item G
2876 Floating point constant 0.
2877
2878 @item I
2879 An integer constant that fits in 16 bits.
2880
2881 @item J
2882 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
2883
2884 @item K
2885 An integer constant that does not meet the constraints for codes
2886 @samp{I} or @samp{J}.
2887
2888 @item L
2889 The integer constant 1.
2890
2891 @item M
2892 The integer constant @minus{}1.
2893
2894 @item N
2895 The integer constant 0.
2896
2897 @item O
2898 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
2899 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
2900 variable-length shift.
2901
2902 @item Q
2903 A memory reference which requires an additional word (address or
2904 offset) after the opcode.
2905
2906 @item R
2907 A memory reference that is encoded within the opcode.
2908
2909 @end table
2910
2911 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
2912 @table @code
2913 @item Q
2914 An address which does not involve register indirect addressing or
2915 pre/post increment/decrement addressing.
2916
2917 @item Symbol
2918 A symbol reference.
2919
2920 @item Int08
2921 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
2922
2923 @item Sint08
2924 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
2925
2926 @item Sint16
2927 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
2928
2929 @item Sint24
2930 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
2931
2932 @item Uint04
2933 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
2934
2935 @end table
2936
2937 @need 1000
2938 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
2939 @table @code
2940 @item f
2941 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
2942 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
2943
2944 @item e
2945 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
2946 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
2947 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
2948
2949 @item c
2950 Floating-point condition code register.
2951
2952 @item d
2953 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
2954 architecture when the Visual Instruction Set is available.
2955
2956 @item b
2957 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
2958 when the Visual Instruction Set is available.
2959
2960 @item h
2961 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
2962
2963 @item D
2964 A vector constant
2965
2966 @item I
2967 Signed 13-bit constant
2968
2969 @item J
2970 Zero
2971
2972 @item K
2973 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2974 loaded with the @code{sethi} instruction)
2975
2976 @item L
2977 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2978
2979 @item M
2980 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2981
2982 @item N
2983 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2984 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2985 modes wider than @code{SImode}
2986
2987 @item O
2988 The constant 4096
2989
2990 @item G
2991 Floating-point zero
2992
2993 @item H
2994 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2995
2996 @item Q
2997 Floating-point constant whose integral representation can
2998 be moved into an integer register using a single sethi
2999 instruction
3000
3001 @item R
3002 Floating-point constant whose integral representation can
3003 be moved into an integer register using a single mov
3004 instruction
3005
3006 @item S
3007 Floating-point constant whose integral representation can
3008 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3009 instruction sequence
3010
3011 @item T
3012 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3013
3014 @item U
3015 Even register
3016
3017 @item W
3018 Memory address for @samp{e} constraint registers
3019
3020 @item Y
3021 Vector zero
3022
3023 @end table
3024
3025 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3026 @table @code
3027 @item a
3028 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3029
3030 @item c
3031 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3032
3033 @item d
3034 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3035
3036 @item f
3037 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3038
3039 @item A
3040 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3041
3042 @item B
3043 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3044
3045 @item C
3046 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3047
3048 @item D
3049 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3050
3051 @item I
3052 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3053
3054 @item J
3055 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3056
3057 @item K
3058 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3059
3060 @item M
3061 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3062
3063 @item N
3064 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3065
3066 @item O
3067 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3068
3069 @item P
3070 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3071
3072 @item R
3073 Call operand, reg, for indirect calls
3074
3075 @item S
3076 Call operand, symbol, for relative calls.
3077
3078 @item T
3079 Call operand, const_int, for absolute calls.
3080
3081 @item U
3082 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3083
3084 @item W
3085 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3086
3087 @item Y
3088 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3089
3090 @item Z
3091 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3092
3093 @end table
3094
3095 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3096 @table @code
3097 @item a
3098 Address register (general purpose register except r0)
3099
3100 @item c
3101 Condition code register
3102
3103 @item d
3104 Data register (arbitrary general purpose register)
3105
3106 @item f
3107 Floating-point register
3108
3109 @item I
3110 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3111
3112 @item J
3113 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3114
3115 @item K
3116 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3117
3118 @item L
3119 Value appropriate as displacement.
3120 @table @code
3121 @item (0..4095)
3122 for short displacement
3123 @item (@minus{}524288..524287)
3124 for long displacement
3125 @end table
3126
3127 @item M
3128 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3129
3130 @item N
3131 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3132 @table @code
3133 @item 0..9:
3134 number of the part counting from most to least significant
3135 @item H,Q:
3136 mode of the part
3137 @item D,S,H:
3138 mode of the containing operand
3139 @item 0,F:
3140 value of the other parts (F---all bits set)
3141 @end table
3142 The constraint matches if the specified part of a constant
3143 has a value different from its other parts.
3144
3145 @item Q
3146 Memory reference without index register and with short displacement.
3147
3148 @item R
3149 Memory reference with index register and short displacement.
3150
3151 @item S
3152 Memory reference without index register but with long displacement.
3153
3154 @item T
3155 Memory reference with index register and long displacement.
3156
3157 @item U
3158 Pointer with short displacement.
3159
3160 @item W
3161 Pointer with long displacement.
3162
3163 @item Y
3164 Shift count operand.
3165
3166 @end table
3167
3168 @item Score family---@file{config/score/score.h}
3169 @table @code
3170 @item d
3171 Registers from r0 to r32.
3172
3173 @item e
3174 Registers from r0 to r16.
3175
3176 @item t
3177 r8---r11 or r22---r27 registers.
3178
3179 @item h
3180 hi register.
3181
3182 @item l
3183 lo register.
3184
3185 @item x
3186 hi + lo register.
3187
3188 @item q
3189 cnt register.
3190
3191 @item y
3192 lcb register.
3193
3194 @item z
3195 scb register.
3196
3197 @item a
3198 cnt + lcb + scb register.
3199
3200 @item c
3201 cr0---cr15 register.
3202
3203 @item b
3204 cp1 registers.
3205
3206 @item f
3207 cp2 registers.
3208
3209 @item i
3210 cp3 registers.
3211
3212 @item j
3213 cp1 + cp2 + cp3 registers.
3214
3215 @item I
3216 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
3217
3218 @item J
3219 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
3220
3221 @item K
3222 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
3223
3224 @item L
3225 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
3226
3227 @item M
3228 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
3229
3230 @item N
3231 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
3232
3233 @item Z
3234 Any SYMBOL_REF.
3235 @end table
3236
3237 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
3238 @table @code
3239 @item a
3240 Register r0.
3241
3242 @item b
3243 Register r1.
3244
3245 @item c
3246 Register r2.
3247
3248 @item d
3249 Register r8.
3250
3251 @item e
3252 Registers r0 through r7.
3253
3254 @item t
3255 Registers r0 and r1.
3256
3257 @item y
3258 The carry register.
3259
3260 @item z
3261 Registers r8 and r9.
3262
3263 @item I
3264 A constant between 0 and 3 inclusive.
3265
3266 @item J
3267 A constant that has exactly one bit set.
3268
3269 @item K
3270 A constant that has exactly one bit clear.
3271
3272 @item L
3273 A constant between 0 and 255 inclusive.
3274
3275 @item M
3276 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3277
3278 @item N
3279 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3280
3281 @item O
3282 A constant between 1 and 4 inclusive.
3283
3284 @item P
3285 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3286
3287 @item Q
3288 A memory reference that is a stack push.
3289
3290 @item R
3291 A memory reference that is a stack pop.
3292
3293 @item S
3294 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3295
3296 @item T
3297 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3298
3299 @item U
3300 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3301
3302 @item Z
3303 The constant 0.
3304
3305 @end table
3306
3307 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3308 @table @code
3309 @item a
3310 Register file A (A0--A31).
3311
3312 @item b
3313 Register file B (B0--B31).
3314
3315 @item A
3316 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3317 higher, A1 and A2 otherwise).
3318
3319 @item B
3320 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3321
3322 @item C
3323 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3324
3325 @item Da
3326 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3327 plus A0 if not C64X or higher).
3328
3329 @item Db
3330 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3331
3332 @item Iu4
3333 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3334
3335 @item Iu5
3336 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3337
3338 @item In5
3339 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3340
3341 @item Is5
3342 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3343
3344 @item I5x
3345 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3346
3347 @item IuB
3348 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3349
3350 @item IsB
3351 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3352
3353 @item IsC
3354 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3355
3356 @item Jc
3357 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3358
3359 @item Js
3360 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3361
3362 @item Q
3363 Memory location with A base register.
3364
3365 @item R
3366 Memory location with B base register.
3367
3368 @ifset INTERNALS
3369 @item S0
3370 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3371
3372 @item S1
3373 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3374
3375 @item Si
3376 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3377
3378 @item T
3379 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3380
3381 @item W
3382 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3383
3384 @end ifset
3385 @item Z
3386 Register B14 (aka DP).
3387
3388 @end table
3389
3390 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3391 @table @code
3392 @item a
3393 General-purpose 32-bit register
3394
3395 @item b
3396 One-bit boolean register
3397
3398 @item A
3399 MAC16 40-bit accumulator register
3400
3401 @item I
3402 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3403
3404 @item J
3405 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3406
3407 @item K
3408 Integer constant valid for BccI instructions
3409
3410 @item L
3411 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3412
3413 @end table
3414
3415 @end table
3416
3417 @ifset INTERNALS
3418 @node Disable Insn Alternatives
3419 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
3420 @cindex enabled
3421
3422 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable certain insn
3423 alternatives for machine-specific reasons.  This is useful when adding
3424 new instructions to an existing pattern which are only available for
3425 certain cpu architecture levels as specified with the @code{-march=}
3426 option.
3427
3428 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
3429 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
3430 unsatisfiable.
3431
3432 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
3433 in the machine description files:
3434
3435 @enumerate
3436 @item
3437 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
3438 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
3439 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
3440 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
3441 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
3442 @code{(const_int 0)} otherwise.
3443 @item
3444 A definition of another insn attribute used to describe for what
3445 reason an insn alternative might be available or
3446 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
3447 @item
3448 An assignment for the second attribute to each insn definition
3449 combining instructions which are not all available under the same
3450 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
3451 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
3452 disabled or enabled using the insn condition.)
3453 @end enumerate
3454
3455 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
3456 attribute:
3457
3458 @smallexample
3459
3460 (define_insn "*movdi_old"
3461   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
3462         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
3463   "!TARGET_NEW"
3464   "lgr %0,%1")
3465
3466 (define_insn "*movdi_new"
3467   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3468         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3469   "TARGET_NEW"
3470   "@@
3471    lgr  %0,%1
3472    ldgr %0,%1
3473    lgdr %0,%1")
3474
3475 @end smallexample
3476
3477 to:
3478
3479 @smallexample
3480
3481 (define_insn "*movdi_combined"
3482   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3483         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3484   ""
3485   "@@
3486    lgr  %0,%1
3487    ldgr %0,%1
3488    lgdr %0,%1"
3489   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
3490
3491 @end smallexample
3492
3493 with the @code{enabled} attribute defined like this:
3494
3495 @smallexample
3496
3497 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
3498
3499 (define_attr "enabled" ""
3500   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
3501          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
3502               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
3503          (const_int 1)]
3504         (const_int 0)))
3505
3506 @end smallexample
3507
3508 @end ifset
3509
3510 @ifset INTERNALS
3511 @node Define Constraints
3512 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3513 @cindex defining constraints
3514 @cindex constraints, defining
3515
3516 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3517 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3518 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3519 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3520
3521 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3522 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3523 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3524 must begin with a letter or underscore.
3525
3526 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3527 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3528 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3529 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3530 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3531 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3532
3533 Register constraints correspond directly to register classes.
3534 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3535 definitions.
3536
3537 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3538 All three arguments are string constants.
3539 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3540 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
3541 constraint its length shall be the same for all constraints starting
3542 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
3543 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
3544 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
3545 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
3546 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
3547 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
3548 is not available on a given subarchitecture.
3549
3550 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
3551 constraint.  Docstrings are explained further below.
3552 @end deffn
3553
3554 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
3555 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
3556 constraint matches.
3557
3558 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
3559 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
3560 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
3561 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
3562 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
3563 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
3564 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
3565 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
3566 might match, just like predicate expressions.
3567
3568 @code{match_test} C expressions have access to the
3569 following variables:
3570
3571 @table @var
3572 @item op
3573 The RTL object defining the operand.
3574 @item mode
3575 The machine mode of @var{op}.
3576 @item ival
3577 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
3578 @item hval
3579 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3580 @code{const_double}.
3581 @item lval
3582 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3583 @code{const_double}.
3584 @item rval
3585 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
3586 @code{const_double}.
3587 @end table
3588
3589 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
3590 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
3591 object.
3592 @end deffn
3593
3594 Most non-register constraints should be defined with
3595 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
3596 are only appropriate for constraints that should be handled specially
3597 by @code{reload} if they fail to match.
3598
3599 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
3600 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
3601 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
3602 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
3603 base register (from the register class specified by
3604 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
3605
3606 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
3607 memory references, but only those that do not make use of an index
3608 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
3609 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
3610 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
3611 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
3612 memory address into a base register if required.  This is analogous to
3613 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
3614
3615 The syntax and semantics are otherwise identical to
3616 @code{define_constraint}.
3617 @end deffn
3618
3619 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
3620 Use this expression for constraints that match a subset of all address
3621 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
3622 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
3623 with @var{X} a base register.
3624
3625 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
3626 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
3627 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
3628 the generic @samp{p} constraint.
3629
3630 The syntax and semantics are otherwise identical to
3631 @code{define_constraint}.
3632 @end deffn
3633
3634 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
3635 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
3636 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
3637 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
3638 the future.  For the time being, constraints with these names must be
3639 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
3640 it correctly:
3641
3642 @smallexample
3643 @group
3644 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
3645   "@var{doc}@dots{}"
3646   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
3647        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
3648 @end group
3649 @end smallexample
3650 @c the semicolons line up in the formatted manual
3651
3652 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
3653 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
3654
3655 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
3656 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
3657 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
3658 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
3659 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
3660 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
3661 causes a reload failure.
3662
3663 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
3664 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
3665 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
3666 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
3667
3668 @node C Constraint Interface
3669 @subsection Testing constraints from C
3670 @cindex testing constraints
3671 @cindex constraints, testing
3672
3673 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
3674 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
3675 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
3676 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
3677 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
3678 may change in the future.
3679
3680 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
3681 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
3682 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
3683 the old constraint interface that machine-independent components of
3684 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
3685 future.
3686
3687 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
3688 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
3689 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
3690 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
3691 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
3692
3693 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
3694 @example
3695 @multitable {Original} {Mangled}
3696 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
3697 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
3698 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
3699 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
3700 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
3701 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
3702 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
3703 @end multitable
3704 @end example
3705
3706 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
3707 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
3708 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
3709 a larger identifier).
3710
3711 @deftp Enum constraint_num
3712 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
3713 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
3714 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
3715 argument expect one of these constants.
3716
3717 Machine-independent constraints do not have associated constants.
3718 This may change in the future.
3719 @end deftp
3720
3721 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
3722 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
3723 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
3724 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
3725 before @file{tm_p.h}.
3726 @end deftypefun
3727
3728 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
3729 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
3730 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
3731 specifies a register constraint, this function will always return
3732 @code{false}.
3733 @end deftypefun
3734
3735 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
3736 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
3737 a register constraint, or those registers are not available for the
3738 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
3739 @end deftypefun
3740
3741 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
3742 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
3743 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
3744 they must be tested in the C condition.  In the example, the
3745 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
3746 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
3747 definition from the i386 machine description.)
3748
3749 @smallexample
3750 (define_peephole2
3751   [(match_scratch:SI 3 "r")
3752    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3753         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
3754                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
3755
3756   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
3757
3758   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
3759    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
3760
3761   "")
3762 @end smallexample
3763
3764 @node Standard Names
3765 @section Standard Pattern Names For Generation
3766 @cindex standard pattern names
3767 @cindex pattern names
3768 @cindex names, pattern
3769
3770 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
3771 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
3772 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
3773 pattern to accomplish a certain task.
3774
3775 @table @asis
3776 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
3777 @item @samp{mov@var{m}}
3778 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
3779 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
3780 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
3781
3782 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
3783 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
3784 to store the specified value in the part of the register that corresponds
3785 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
3786 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
3787 outside the target word are left unchanged.
3788
3789 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
3790 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
3791 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
3792 If there are patterns accepting operands in larger modes,
3793 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
3794
3795 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
3796 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
3797 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
3798 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
3799 into a register.
3800
3801 @findex force_reg
3802 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
3803 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
3804 registers other than the operands.  For example, if you support the
3805 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
3806 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
3807 function which might generate new pseudo registers.
3808
3809 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
3810 fetching those modes from memory normally requires several insns and
3811 some temporary registers.
3812
3813 @findex change_address
3814 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
3815 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
3816 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
3817 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
3818 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
3819 an address into a valid address and no routine (such as
3820 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
3821 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
3822
3823 @findex reload_in_progress
3824 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
3825 declared if required) can be used to determine whether such special
3826 handling is required.
3827
3828 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
3829 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
3830 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
3831 machines explicit memory references will get optional reloads.
3832
3833 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
3834 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
3835
3836 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
3837 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
3838
3839 @findex can_create_pseudo_p
3840 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
3841 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
3842 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
3843
3844 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
3845 register to any other hard register provided that
3846 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
3847 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
3848 of 2.
3849
3850 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
3851 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
3852 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
3853 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
3854 point members.
3855
3856 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
3857 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
3858 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
3859 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
3860 floating point registers, then the constraints of the fixed point
3861 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
3862 reload into a floating point register.
3863
3864 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
3865 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
3866 @item @samp{reload_in@var{m}}
3867 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
3868 These named patterns have been obsoleted by the target hook
3869 @code{secondary_reload}.
3870
3871 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
3872 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
3873 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
3874 macro in @pxref{Register Classes}.
3875
3876 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
3877 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
3878 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
3879 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
3880 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
3881 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
3882 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
3883 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
3884 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
3885 for these patterns.
3886
3887 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
3888 @item @samp{movstrict@var{m}}
3889 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
3890 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
3891 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
3892 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
3893
3894 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
3895 @item @samp{movmisalign@var{m}}
3896 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
3897 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
3898 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
3899 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
3900 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
3901
3902 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
3903 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
3904
3905 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
3906 @item @samp{load_multiple}
3907 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
3908 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
3909 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
3910 number of consecutive registers.
3911
3912 Define this only if the target machine really has such an instruction;
3913 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
3914 registers from memory is to do them one at a time.
3915
3916 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
3917 registers can be stored into memory, such as particular starting or
3918 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
3919 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3920 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
3921
3922 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
3923 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
3924 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
3925 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
3926 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
3927
3928 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
3929 @item @samp{store_multiple}
3930 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
3931 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
3932 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
3933 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
3934
3935 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
3936 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
3937 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
3938 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
3939 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
3940 while the memory operand is a flat array that contains the same number
3941 of elements.  The operation is equivalent to:
3942
3943 @smallexample
3944 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
3945 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
3946   for (i = 0; i < c; i++)
3947     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
3948 @end smallexample
3949
3950 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
3951 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
3952 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
3953
3954 This pattern can only be used if:
3955 @smallexample
3956 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
3957 @end smallexample
3958 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
3959 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
3960 loads for vectors of mode @var{n}.
3961
3962 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
3963 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
3964 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
3965 and register operands reversed.  That is, the instruction is
3966 equivalent to:
3967
3968 @smallexample
3969 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
3970 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
3971   for (i = 0; i < c; i++)
3972     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
3973 @end smallexample
3974
3975 for a memory operand 0 and register operand 1.
3976
3977 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
3978 @item @samp{vec_set@var{m}}
3979 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
3980 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
3981
3982 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
3983 @item @samp{vec_extract@var{m}}
3984 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
3985 specify field index and operand 0 place to store value into.
3986
3987 @cindex @code{vec_extract_even@var{m}} instruction pattern
3988 @item @samp{vec_extract_even@var{m}}
3989 Extract even elements from the input vectors (operand 1 and operand 2).
3990 The even elements of operand 2 are concatenated to the even elements of operand
3991 1 in their original order. The result is stored in operand 0.
3992 The output and input vectors should have the same modes.
3993
3994 @cindex @code{vec_extract_odd@var{m}} instruction pattern
3995 @item @samp{vec_extract_odd@var{m}}
3996 Extract odd elements from the input vectors (operand 1 and operand 2).
3997 The odd elements of operand 2 are concatenated to the odd elements of operand
3998 1 in their original order. The result is stored in operand 0.
3999 The output and input vectors should have the same modes.
4000
4001 @cindex @code{vec_interleave_high@var{m}} instruction pattern
4002 @item @samp{vec_interleave_high@var{m}}
4003 Merge high elements of the two input vectors into the output vector. The output
4004 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The high
4005 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the high
4006 @code{N/2} elements of the second input vector.
4007
4008 @cindex @code{vec_interleave_low@var{m}} instruction pattern
4009 @item @samp{vec_interleave_low@var{m}}
4010 Merge low elements of the two input vectors into the output vector. The output
4011 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The low
4012 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the low
4013 @code{N/2} elements of the second input vector.
4014
4015 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4016 @item @samp{vec_init@var{m}}
4017 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4018 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4019
4020 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4021 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4022 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4023 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4024 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4025 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4026 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4027 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4028 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4029 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4030
4031 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4032 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4033 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4034 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4035 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4036 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4037
4038 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4039 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4040 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4041 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4042 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4043
4044 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4045 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4046 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4047 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4048 mode @var{q}.
4049
4050 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4051 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4052 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4053 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4054
4055 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4056 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4057 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4058 specific constant permutation is available efficiently; the named
4059 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4060
4061 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4062 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4063 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4064
4065 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4066 @item @samp{push@var{m}1}
4067 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4068 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4069 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4070 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4071 method is deprecated.
4072
4073 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4074 @item @samp{add@var{m}3}
4075 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4076 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4077 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4078
4079 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4080 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4081 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4082 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4083 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4084 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4085 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4086 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4087 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4088 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4089 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4090 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4091 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4092 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4093 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4094 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4095 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4096 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4097 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4098 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4099 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4100 @item @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4101 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4102 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4103 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4104 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4105 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4106 Similar, for other arithmetic operations.
4107
4108 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4109 @item @samp{fma@var{m}4}
4110 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4111 result in operand 0.  All operands must have mode @var{m}.  This
4112 pattern is used to implement the @code{fma}, @code{fmaf}, and
4113 @code{fmal} builtin functions from the ISO C99 standard.  The
4114 @code{fma} operation may produce different results than doing the
4115 multiply followed by the add if the machine does not perform a
4116 rounding step between the operations.
4117
4118 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4119 @item @samp{fms@var{m}4}
4120 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4121 product instead of added to the product.  This is represented
4122 in the rtl as
4123
4124 @smallexample
4125 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4126 @end smallexample
4127
4128 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4129 @item @samp{fnma@var{m}4}
4130 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4131 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4132 in the rtl as
4133
4134 @smallexample
4135 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4136 @end smallexample
4137
4138 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4139 @item @samp{fnms@var{m}4}
4140 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4141 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4142 in the rtl as
4143
4144 @smallexample
4145 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4146 @end smallexample
4147
4148 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4149 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4150 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4151 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4152 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4153 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4154
4155 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4156 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4157 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4158 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4159 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4160 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4161 modes.
4162
4163 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4164 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4165 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4166 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4167 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4168 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4169 modes.
4170
4171 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4172 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
4173 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
4174 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4175 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4176
4177 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4178 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4179 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
4180 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4181 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4182
4183 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4184 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4185 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4186 @item @samp{udot_prod@var{m}}
4187 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4188 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4189 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4190 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4191 is of the same mode as operand 3.
4192
4193 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4194 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4195 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4196 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
4197 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4198 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4199 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4200 of a wider mode.)
4201
4202 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
4203 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4204 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
4205 Whole vector left/right shift in bits.
4206 Operand 1 is a vector to be shifted.
4207 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4208 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4209 The output and input vectors should have the same modes.
4210
4211 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4212 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4213 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4214 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4215 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4216 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4217
4218 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4219 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4220 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4221 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4222 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4223 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4224 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4225 saturating arithmetic.
4226
4227 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4228 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4229 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4230 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4231 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4232 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4233 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4234
4235 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4236 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4237 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4238 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4239 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4240 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4241 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4242 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4243
4244 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4245 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4246 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4247 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4248 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4249 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4250 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4251
4252 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4253 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4254 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4255 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4256 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4257 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4258 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4259 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4260 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4261 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4262 the output vector (operand 0).
4263
4264 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4265 @cindex @code{vec_widen_umult_lo__@var{m}} instruction pattern
4266 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4267 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4268 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4269 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4270 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
4271 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
4272 elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S in the
4273 output vector (operand 0).
4274
4275 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4276 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4277 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4278 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4279 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
4280 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
4281 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
4282 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
4283 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
4284 output vector (operand 0).
4285
4286 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
4287 @item @samp{mulhisi3}
4288 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
4289 a @code{SImode} product in operand 0.
4290
4291 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
4292 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
4293 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
4294 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
4295
4296 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
4297 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
4298 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
4299 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
4300 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
4301 multiplication.
4302
4303 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
4304 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
4305 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
4306 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
4307 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
4308 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
4309 multiplication.
4310
4311 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4312 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
4313 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
4314 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
4315 The least significant half of the product is discarded.
4316
4317 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4318 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
4319 Similar, but the multiplication is unsigned.
4320
4321 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4322 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
4323 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
4324 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4325 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4326 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4327 the size of @var{m}.
4328
4329 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
4330 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
4331
4332 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4333
4334 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4335 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
4336 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4337 operands instead of sign-extending them.
4338
4339 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4340 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
4341 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4342 signed-saturating.
4343
4344 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4345 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
4346 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4347 unsigned-saturating.
4348
4349 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4350 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
4351 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
4352 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4353 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4354 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4355 the size of @var{m}.
4356
4357 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
4358 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
4359 from operand 3.
4360
4361 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4362
4363 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4364 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
4365 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4366 operands instead of sign-extending them.
4367
4368 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4369 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
4370 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4371 signed-saturating.
4372
4373 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4374 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
4375 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4376 unsigned-saturating.
4377
4378 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
4379 @item @samp{divmod@var{m}4}
4380 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
4381 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
4382 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
4383
4384 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
4385 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
4386 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
4387 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
4388 and remainder are computed.
4389
4390 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
4391 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
4392 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
4393 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
4394 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
4395
4396 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
4397 @item @samp{udivmod@var{m}4}
4398 Similar, but does unsigned division.
4399
4400 @anchor{shift patterns}
4401 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
4402 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
4403 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
4404 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
4405 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
4406 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
4407 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
4408 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
4409 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
4410 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
4411 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
4412
4413 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
4414 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
4415 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
4416 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
4417 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
4418 Other shift and rotate instructions, analogous to the
4419 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
4420
4421 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
4422 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
4423 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
4424 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
4425 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
4426 @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}
4427 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
4428 instead of a scalar type.
4429
4430 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
4431 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
4432 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
4433 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
4434 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
4435
4436 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
4437 @item @samp{abs@var{m}2}
4438 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
4439
4440 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
4441 @item @samp{sqrt@var{m}2}
4442 Store the square root of operand 1 into operand 0.
4443
4444 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
4445 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
4446 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4447 type @code{float}.
4448
4449 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
4450 @item @samp{fmod@var{m}3}
4451 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4452 operand 0, rounded towards zero to an integer.
4453
4454 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
4455 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
4456 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4457 type @code{float}.
4458
4459 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
4460 @item @samp{remainder@var{m}3}
4461 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4462 operand 0, rounded to the nearest integer.
4463
4464 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
4465 which corresponds to the C data type @code{double} and the
4466 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
4467 to the C data type @code{float}.
4468
4469 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
4470 @item @samp{cos@var{m}2}
4471 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
4472
4473 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
4474 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
4475 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4476 type @code{float}.
4477
4478 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
4479 @item @samp{sin@var{m}2}
4480 Store the sine of operand 1 into operand 0.
4481
4482 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
4483 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
4484 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4485 type @code{float}.
4486
4487 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
4488 @item @samp{exp@var{m}2}
4489 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
4490
4491 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
4492 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
4493 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4494 type @code{float}.
4495
4496 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
4497 @item @samp{log@var{m}2}
4498 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
4499
4500 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
4501 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
4502 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4503 type @code{float}.
4504
4505 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
4506 @item @samp{pow@var{m}3}
4507 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
4508 into operand 0.
4509
4510 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
4511 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
4512 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4513 type @code{float}.
4514
4515 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
4516 @item @samp{atan2@var{m}3}
4517 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
4518 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
4519 determine the quadrant of the result.
4520
4521 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
4522 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
4523 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4524 type @code{float}.
4525
4526 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
4527 @item @samp{floor@var{m}2}
4528 Store the largest integral value not greater than argument.
4529
4530 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
4531 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
4532 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4533 type @code{float}.
4534
4535 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
4536 @item @samp{btrunc@var{m}2}
4537 Store the argument rounded to integer towards zero.
4538
4539 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
4540 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
4541 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4542 type @code{float}.
4543
4544 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
4545 @item @samp{round@var{m}2}
4546 Store the argument rounded to integer away from zero.
4547
4548 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
4549 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
4550 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4551 type @code{float}.
4552
4553 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
4554 @item @samp{ceil@var{m}2}
4555 Store the argument rounded to integer away from zero.
4556
4557 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
4558 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
4559 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4560 type @code{float}.
4561
4562 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
4563 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
4564 Store the argument rounded according to the default rounding mode
4565
4566 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
4567 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
4568 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4569 type @code{float}.
4570
4571 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
4572 @item @samp{rint@var{m}2}
4573 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
4574 raise the inexact exception when the result differs in value from
4575 the argument
4576
4577 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
4578 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
4579 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4580 type @code{float}.
4581
4582 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
4583 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
4584 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4585 point mode @var{n} as a signed number according to the current
4586 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4587
4588 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
4589 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
4590 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4591 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
4592 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4593
4594 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
4595 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
4596 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4597 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
4598 operand 0 (which has mode @var{n}).
4599
4600 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
4601 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
4602 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4603 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
4604 operand 0 (which has mode @var{n}).
4605
4606 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
4607 @item @samp{copysign@var{m}3}
4608 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
4609 2 into operand 0.
4610
4611 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
4612 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
4613 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4614 type @code{float}.
4615
4616 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
4617 @item @samp{ffs@var{m}2}
4618 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
4619 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
4620 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
4621 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
4622 generating the instruction.
4623
4624 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
4625 corresponds to the C data type @code{int}.
4626
4627 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
4628 @item @samp{clz@var{m}2}
4629 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
4630 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
4631 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
4632 the result is undefined or has a useful value.
4633 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
4634 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
4635 operand to that mode before generating the instruction.
4636
4637 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
4638 @item @samp{ctz@var{m}2}
4639 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
4640 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
4641 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
4642 the result is undefined or has a useful value.
4643 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
4644 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
4645 operand to that mode before generating the instruction.
4646
4647 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
4648 @item @samp{popcount@var{m}2}
4649 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
4650 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
4651 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
4652 generating the instruction.
4653
4654 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
4655 @item @samp{parity@var{m}2}
4656 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
4657 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
4658 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
4659 the operand to that mode before generating the instruction.
4660
4661 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
4662 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
4663 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
4664
4665 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
4666 @item @samp{movmem@var{m}}
4667 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
4668 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
4669 address in mode @code{Pmode}.
4670
4671 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
4672 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
4673 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
4674 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
4675 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
4676 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
4677 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
4678
4679 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4680 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4681 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4682 it may provide the value 4 for this operand.
4683
4684 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
4685 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
4686 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
4687 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
4688 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
4689
4690 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
4691 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
4692 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
4693 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
4694 individually moved data units in the block.
4695
4696 These patterns need not give special consideration to the possibility
4697 that the source and destination strings might overlap.
4698
4699 @cindex @code{movstr} instruction pattern
4700 @item @samp{movstr}
4701 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
4702 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
4703 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
4704 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
4705 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
4706 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
4707
4708 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
4709 @item @samp{setmem@var{m}}
4710 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
4711 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
4712 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
4713 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
4714 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
4715 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
4716
4717 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
4718 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
4719 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
4720 operand.
4721
4722 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
4723 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
4724 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
4725 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
4726 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
4727
4728 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
4729
4730 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
4731 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
4732 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
4733 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
4734 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4735 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4736 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
4737 at a time since either string may end in the first byte and reading past
4738 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
4739 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
4740 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
4741 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
4742
4743 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
4744 @item @samp{cmpstr@var{m}}
4745 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
4746 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
4747 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
4748 @code{Pmode}.
4749
4750 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4751 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4752 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4753 it may provide the value 4 for this operand.
4754
4755 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
4756 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
4757 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
4758 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
4759 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
4760 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
4761 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
4762 result of the comparison.
4763
4764 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
4765 @item @samp{cmpmem@var{m}}
4766 Block compare instruction, with five operands like the operands
4767 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4768 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4769 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
4770 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
4771 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
4772 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
4773 the result of the comparison.
4774
4775 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
4776 @item @samp{strlen@var{m}}
4777 Compute the length of a string, with three operands.
4778 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
4779 a @code{mem} referring to the first character of the string,
4780 operand 2 is the character to search for (normally zero),
4781 and operand 3 is a constant describing the known alignment
4782 of the beginning of the string.
4783
4784 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4785 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
4786 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
4787 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4788 @var{n}).
4789
4790 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4791 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
4792 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
4793 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4794 @var{n}).
4795
4796 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4797 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
4798 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4799 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
4800 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
4801 the value of operand 1 is an integer.
4802
4803 If the machine description defines this pattern, it also needs to
4804 define the @code{ftrunc} pattern.
4805
4806 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4807 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
4808 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4809 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
4810 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
4811 value of operand 1 is an integer.
4812
4813 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
4814 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
4815 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
4816 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
4817 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
4818
4819 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4820 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
4821 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
4822 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4823
4824 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4825 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
4826 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
4827 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4828
4829 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4830 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
4831 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4832 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4833 point or both floating point.
4834
4835 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4836 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
4837 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4838 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4839 point or both floating point.
4840
4841 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4842 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
4843 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4844 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4845 point.
4846
4847 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4848 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
4849 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4850 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4851 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
4852 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
4853 or fixed-point to floating-point.
4854 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
4855
4856 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4857 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
4858 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4859 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4860 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
4861 or floating-point to fixed-point.
4862 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
4863 results to the maximum or the minimum.
4864
4865 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4866 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
4867 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4868 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4869 could be unsigned integer to fixed-point, or
4870 fixed-point to unsigned integer.
4871 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
4872
4873 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
4874 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
4875 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
4876 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4877 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
4878 results to the maximum or the minimum.
4879
4880 @cindex @code{extv} instruction pattern
4881 @item @samp{extv}
4882 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
4883 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
4884 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
4885 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
4886 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
4887 be valid for @code{word_mode}.
4888
4889 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4890 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
4891
4892 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
4893 before it is stored in operand 0.
4894
4895 @cindex @code{extzv} instruction pattern
4896 @item @samp{extzv}
4897 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
4898
4899 @cindex @code{insv} instruction pattern
4900 @item @samp{insv}
4901 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
4902 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
4903 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
4904 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
4905 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
4906
4907 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4908 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
4909
4910 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
4911 @item @samp{mov@var{mode}cc}
4912 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
4913 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
4914 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
4915
4916 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
4917 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
4918 conditionally move an integer value based on the floating point condition
4919 codes and vice versa.
4920
4921 If the machine does not have conditional move instructions, do not
4922 define these patterns.
4923
4924 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
4925 @item @samp{add@var{mode}cc}
4926 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
4927 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
4928 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
4929 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
4930
4931 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
4932 @item @samp{cstore@var{mode}4}
4933 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
4934 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
4935 are the first and second operand of the comparison, respectively.
4936 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
4937 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
4938 mode you have used and supplies an operand of that mode.
4939
4940 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
4941 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
4942 you should omit it from the machine description.  You describe to the
4943 compiler exactly which value is stored by defining the macro
4944 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
4945 found that can be used for all the possible comparison operators, you
4946 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
4947 onto the one you chose.
4948
4949 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
4950 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
4951 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
4952 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
4953 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
4954 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
4955
4956 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
4957 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
4958 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
4959 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
4960 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
4961 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
4962 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
4963 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
4964 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
4965 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
4966 from the machine description.
4967
4968 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
4969 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
4970 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
4971 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
4972 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
4973 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
4974
4975 @cindex @code{jump} instruction pattern
4976 @item @samp{jump}
4977 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
4978 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
4979 on all machines.
4980
4981 @cindex @code{call} instruction pattern
4982 @item @samp{call}
4983 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
4984 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
4985 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
4986 operands.
4987
4988 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
4989 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
4990 to put this information into the assembler code; they can put it in
4991 the RTL instead of operand 1.
4992
4993 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
4994 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
4995 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
4996 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
4997 instruction, the pattern for this operation should be a
4998 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
4999 address into a register and uses that register in the call instruction.
5000
5001 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5002 @item @samp{call_value}
5003 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5004 register in which the value is returned.  There are three more
5005 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5006 instruction (but with numbers increased by one).
5007
5008 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5009 insn.
5010
5011 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5012 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5013 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5014 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5015 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5016 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5017 adjustment made to the frame pointer.
5018
5019 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5020 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5021 can be eliminated, if desired.
5022
5023 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5024 @item @samp{untyped_call}
5025 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5026 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5027 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5028 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5029 the saving of a function return value into the result block.
5030
5031 This instruction pattern should be defined to support
5032 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5033 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5034 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5035 multiple registers that can hold a return value
5036 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5037
5038 @cindex @code{return} instruction pattern
5039 @item @samp{return}
5040 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5041 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5042 from a function.
5043
5044 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5045 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5046 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5047 some class of functions only requires one instruction to implement a
5048 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5049 to save any registers or allocate stack space.
5050
5051 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5052 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5053
5054 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5055 @item @samp{simple_return}
5056 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5057 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5058 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5059 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5060 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5061 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5062 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5063 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5064
5065 @findex reload_completed
5066 @findex leaf_function_p
5067 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5068 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5069 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5070 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5071 a register window push is required.
5072
5073 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5074 such as
5075
5076 @smallexample
5077 (define_insn ""
5078   [(set (pc)
5079         (if_then_else (match_operator
5080                          0 "comparison_operator"
5081                          [(cc0) (const_int 0)])
5082                       (return)
5083                       (pc)))]
5084   "@var{condition}"
5085   "@dots{}")
5086 @end smallexample
5087
5088 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5089 named @samp{return} pattern.
5090
5091 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5092 @item @samp{untyped_return}
5093 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5094 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5095 instructions are needed to return a value of any type.
5096
5097 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5098 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5099 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5100 the restoring of a function return value from the result block.
5101
5102 @cindex @code{nop} instruction pattern
5103 @item @samp{nop}
5104 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5105 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5106 RTL pattern.
5107
5108 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5109 @item @samp{indirect_jump}
5110 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5111 This pattern name is mandatory on all machines.
5112
5113 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5114 @item @samp{casesi}
5115 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5116 This instruction takes five operands:
5117
5118 @enumerate
5119 @item
5120 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5121
5122 @item
5123 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5124
5125 @item
5126 The total range of indices in the table---the largest index
5127 minus the smallest one (both inclusive).
5128
5129 @item
5130 A label that precedes the table itself.
5131
5132 @item
5133 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5134 @end enumerate
5135
5136 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5137 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
5138 difference between the upper bound and the lower bound.
5139
5140 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5141 @item @samp{tablejump}
5142 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5143 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5144 is no @samp{casesi} pattern.
5145
5146 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
5147 which should immediately precede the jump table.  If the macro
5148 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
5149 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
5150 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
5151 mode @code{Pmode}.
5152
5153 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
5154 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
5155 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
5156 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
5157
5158
5159 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
5160 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
5161 Conditional branch instruction that decrements a register and
5162 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5163 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5164 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
5165
5166 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
5167 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
5168 reduction is enabled.
5169
5170 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
5171 @item @samp{doloop_end}
5172 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
5173 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
5174 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
5175 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
5176 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
5177 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
5178 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
5179 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
5180 @xref{Looping Patterns}.
5181
5182 This optional instruction pattern should be defined for machines with
5183 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
5184 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
5185 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5186 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
5187 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
5188 too large for this instruction, make it fail.
5189
5190 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
5191 @item @samp{doloop_begin}
5192 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
5193 need to perform some initialization, such as loading special registers
5194 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
5195 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
5196 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
5197
5198
5199 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
5200 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
5201 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
5202 into operand 0.
5203
5204 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
5205 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
5206 and also has mode @code{Pmode}.
5207
5208 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
5209 the address of the function which would be called if the function
5210 pointer were used in an indirect call.
5211
5212 Only define this pattern if function pointers on the target machine
5213 can have different values but still call the same function when
5214 used in an indirect call.
5215
5216 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
5217 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
5218 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
5219 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
5220 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
5221 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
5222 @item @samp{save_stack_block}
5223 @itemx @samp{save_stack_function}
5224 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
5225 @itemx @samp{restore_stack_block}
5226 @itemx @samp{restore_stack_function}
5227 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
5228 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
5229 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
5230 such machines.
5231
5232 Some machines require special handling for stack pointer saves and
5233 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
5234 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
5235 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
5236 saves and restores are:
5237
5238 @enumerate
5239 @item
5240 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
5241 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
5242 restores the stack pointer when the block is exited.
5243
5244 @item
5245 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
5246 similar job for the outermost block of a function and are used when the
5247 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
5248 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
5249 restore sequence on some machines.
5250
5251 @item
5252 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
5253 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
5254 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
5255 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
5256 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
5257 and restoring additional data such as register window information or
5258 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
5259 such required data.
5260 @end enumerate
5261
5262 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
5263 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
5264 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
5265 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
5266 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
5267 for a particular type of save (either because no save is needed or
5268 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
5269 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
5270 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
5271 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
5272
5273 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
5274 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
5275 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
5276
5277 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
5278 @item @samp{allocate_stack}
5279 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
5280 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
5281
5282 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
5283 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
5284 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
5285 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
5286 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
5287 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
5288 stack is free.
5289
5290 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
5291 Some machines require other operations such as stack probes or
5292 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
5293 operations in addition to updating the stack pointer.
5294
5295 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
5296 @item @samp{check_stack}
5297 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
5298 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
5299 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
5300 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
5301 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
5302 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
5303
5304 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
5305 @item @samp{probe_stack}
5306 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
5307 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
5308 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
5309 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
5310 in the stack that needs to be probed.
5311
5312 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
5313 @item @samp{nonlocal_goto}
5314 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
5315 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
5316 each representing a value to be used in the jump.  The first
5317 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
5318 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
5319 the third is the address of a location where the stack is saved,
5320 and the last is the address of the label, to be placed in the
5321 location for the incoming static chain.
5322
5323 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
5324 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
5325 and static chain, restore the stack (using the
5326 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
5327 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
5328 not work on your machine.
5329
5330 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
5331 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
5332 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
5333 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
5334 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
5335 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
5336 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
5337 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
5338 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
5339 There are no arguments.
5340
5341 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
5342 @item @samp{exception_receiver}
5343 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
5344 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5345 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5346 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5347 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
5348 an exception.  There are no arguments.
5349
5350 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
5351 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
5352 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
5353 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
5354 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
5355 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
5356 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
5357 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
5358 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
5359 the first three are normally used by the generic mechanism.
5360
5361 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
5362 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
5363 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
5364 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5365 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5366 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5367 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
5368 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
5369 at a small offset from that label.
5370
5371 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
5372 @item @samp{builtin_longjmp}
5373 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
5374 You will not normally need to define this pattern unless you also define
5375 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
5376 @code{jmp_buf}.
5377
5378 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
5379 @item @samp{eh_return}
5380 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
5381 and thence the call frame exception handling library routines, are
5382 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
5383 the abnormal return path.
5384
5385 The address of the exception handler to which the function should return
5386 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
5387 the pattern to some special register or memory location.
5388 If the pattern needs to determine the location of the target call
5389 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
5390 if defined; it will have already been assigned.
5391
5392 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
5393 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
5394 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
5395 handling is to be used.
5396
5397 @cindex @code{prologue} instruction pattern
5398 @anchor{prologue instruction pattern}
5399 @item @samp{prologue}
5400 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
5401 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
5402 pointer register, saving callee saved registers, etc.
5403
5404 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
5405 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
5406
5407 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
5408 instruction scheduling.
5409
5410 @cindex @code{window_save} instruction pattern
5411 @anchor{window_save instruction pattern}
5412 @item @samp{window_save}
5413 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
5414 be defined if the target machine has register windows but the window events
5415 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
5416 architecture.
5417
5418 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
5419 @anchor{epilogue instruction pattern}
5420 @item @samp{epilogue}
5421 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
5422 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
5423 registers and emitting the return instruction.
5424
5425 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
5426 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
5427
5428 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
5429 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
5430
5431 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
5432 @item @samp{sibcall_epilogue}
5433 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
5434 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
5435 sibling call (aka tail call) sites.
5436
5437 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
5438 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
5439 function.
5440
5441 @cindex @code{trap} instruction pattern
5442 @item @samp{trap}
5443 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
5444 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
5445 front end to signal `invalid array index' exceptions.
5446
5447 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
5448 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
5449 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
5450 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
5451 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
5452
5453 A typical @code{ctrap} pattern looks like
5454
5455 @smallexample
5456 (define_insn "ctrapsi4"
5457   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
5458              [(match_operand 1 "register_operand")
5459               (match_operand 2 "immediate_operand")])
5460             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
5461   ""
5462   "@dots{}")
5463 @end smallexample
5464
5465 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
5466 @item @samp{prefetch}
5467
5468 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
5469 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
5470 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
5471 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
5472 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
5473 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
5474 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
5475 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
5476 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
5477
5478 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
5479 the values of operands 1 and 2.
5480
5481 @cindex @code{blockage} instruction pattern
5482 @item @samp{blockage}
5483
5484 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
5485 scheduler from moving instructions across the boundary defined by the
5486 blockage insn.  Normally an UNSPEC_VOLATILE pattern.
5487
5488 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
5489 @item @samp{memory_barrier}
5490
5491 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
5492 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
5493 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
5494 This pattern has no operands.
5495
5496 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
5497 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
5498
5499 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
5500 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
5501 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
5502 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
5503 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
5504 of the operation; it should contain the contents of the memory
5505 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
5506 a copy of operand 2.
5507
5508 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
5509
5510 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5511 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5512 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5513 after the atomic operation.
5514
5515 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
5516 operation is available via the status flags, it is possible to
5517 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
5518 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
5519 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
5520 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
5521 description includes such a set, the target should also define special
5522 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
5523 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
5524 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
5525 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
5526
5527 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
5528 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
5529 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
5530 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
5531 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
5532 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
5533 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
5534 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
5535 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
5536
5537 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
5538 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
5539 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
5540
5541 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5542 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5543 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5544 after the atomic operation.
5545
5546 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
5547 from a compare-and-swap operation, if defined.
5548
5549 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
5550 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
5551 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
5552 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
5553 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
5554 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
5555 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
5556 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
5557 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
5558
5559 These patterns are emit code for an atomic operation on memory,
5560 and return the value that the memory contained before the operation.
5561 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
5562 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
5563 to the binary operator.
5564
5565 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5566 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5567 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5568 after the atomic operation.
5569
5570 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
5571 from a compare-and-swap operation, if defined.
5572
5573 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
5574 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
5575 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
5576 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
5577 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
5578 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
5579 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
5580 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
5581 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
5582
5583 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
5584 except that they return the value that exists in the memory location
5585 after the operation, rather than before the operation.
5586
5587 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
5588 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
5589
5590 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
5591 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
5592 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
5593 is the value to set in the lock.
5594
5595 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
5596 which the previous value in memory operand is copied into the result
5597 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
5598
5599 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
5600 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
5601 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
5602 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
5603 The true contents of the memory operand are implementation defined.
5604
5605 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
5606 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
5607 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
5608
5609 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
5610 a compare-and-swap operation, if defined.
5611
5612 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
5613 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
5614
5615 This pattern, if defined, releases a lock set by
5616 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
5617 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
5618
5619 If the target doesn't implement full semantics for
5620 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
5621 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
5622 of the memory operand are implementation defined.
5623
5624 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
5625 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
5626 released only after all previous memory operations have completed.
5627
5628 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
5629 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
5630
5631 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
5632 @item @samp{stack_protect_set}
5633
5634 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
5635 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
5636 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
5637 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
5638 having clobbered it.
5639
5640 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
5641
5642 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
5643 @item @samp{stack_protect_test}
5644
5645 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
5646 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
5647 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
5648 weren't equal.
5649
5650 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
5651 conditional branch pattern is used.
5652
5653 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
5654 @item @samp{clear_cache}
5655
5656 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
5657 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
5658 inclusive and operand 1 exclusive.
5659
5660 If this pattern is not defined, a call to the library function
5661 @code{__clear_cache} is used.
5662
5663 @end table
5664
5665 @end ifset
5666 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
5667 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
5668 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
5669 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
5670 @ifset INTERNALS
5671 @node Pattern Ordering
5672 @section When the Order of Patterns Matters
5673 @cindex Pattern Ordering
5674 @cindex Ordering of Patterns
5675
5676 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
5677 pattern that appears first in the machine description is the one used.
5678 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
5679 and faster instructions (those that will produce better code when they
5680 do match) should usually go first in the description.
5681
5682 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
5683 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
5684 instruction for converting a fullword to floating point and another
5685 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
5686 an integer to floating point could match either one.  We put the
5687 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
5688 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
5689 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
5690 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
5691 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
5692 constant value.
5693
5694 @end ifset
5695 @ifset INTERNALS
5696 @node Dependent Patterns
5697 @section Interdependence of Patterns
5698 @cindex Dependent Patterns
5699 @cindex Interdependence of Patterns
5700
5701 In some cases machines support instructions identical except for the
5702 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
5703 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
5704 patterns are
5705
5706 @smallexample
5707 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
5708      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
5709
5710 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
5711      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
5712 @end smallexample
5713
5714 @noindent
5715 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
5716 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
5717 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
5718 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
5719 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
5720 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
5721
5722 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
5723 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
5724 compilations.
5725
5726 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
5727 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
5728 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
5729 you should not provide separate patterns for increment and decrement
5730 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
5731 that supports register-register add insns by examining the operands and
5732 generating the appropriate machine instruction.
5733
5734 @end ifset
5735 @ifset INTERNALS
5736 @node Jump Patterns
5737 @section Defining Jump Instruction Patterns
5738 @cindex jump instruction patterns
5739 @cindex defining jump instruction patterns
5740
5741 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
5742 The machine description should define a single pattern, usually
5743 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
5744
5745 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
5746 and a separate branch insn testing the condition code and branching
5747 or not according to its value.  For many machines, however,
5748 separating compares and branches is limiting, which is why the
5749 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
5750 The machine description becomes clearer for architectures that
5751 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
5752 works better when different sets of comparison operators are supported
5753 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
5754 or by conditional branches with respect to conditional stores.
5755
5756 Two separate insns are always used if the machine description represents
5757 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
5758 and on most machines that use a separate condition code register
5759 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
5760 fact, the set and use of the condition code must be separate and
5761 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
5762 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
5763 so that the comparison and branch insns could be located from each other
5764 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
5765
5766 Even in this case having a single entry point for conditional branches
5767 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
5768 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
5769 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
5770 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
5771 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
5772 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
5773
5774 @end ifset
5775 @ifset INTERNALS
5776 @node Looping Patterns
5777 @section Defining Looping Instruction Patterns
5778 @cindex looping instruction patterns
5779 @cindex defining looping instruction patterns
5780
5781 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
5782 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
5783 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
5784 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
5785 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
5786 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
5787 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
5788 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
5789 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
5790 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
5791 the jump.
5792
5793 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
5794 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
5795 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
5796 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
5797 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
5798 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
5799 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
5800 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
5801 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
5802 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
5803 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
5804 following for its @code{dbra} instruction:
5805
5806 @smallexample
5807 @group
5808 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5809   [(set (pc)
5810         (if_then_else
5811           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5812                        (const_int -1))
5813               (const_int 0))
5814           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5815           (pc)))
5816    (set (match_dup 0)
5817         (plus:SI (match_dup 0)
5818                  (const_int -1)))]
5819   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5820   "@dots{}")
5821 @end group
5822 @end smallexample
5823
5824 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
5825 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
5826 since this insn is generated by the instruction combination phase
5827 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
5828 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
5829 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
5830 pattern will not be matched by the combiner.
5831
5832 @smallexample
5833 @group
5834 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5835   [(set (pc)
5836         (if_then_else
5837           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5838               (const_int 1))
5839           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5840           (pc)))
5841    (set (match_dup 0)
5842         (plus:SI (match_dup 0)
5843                  (const_int -1)))]
5844   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5845   "@dots{}")
5846 @end group
5847 @end smallexample
5848
5849 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
5850 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
5851 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
5852 information collected during strength reduction.
5853
5854 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
5855 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
5856 is an optional companion pattern that can be used for initialization
5857 needed for some low-overhead looping instructions.
5858
5859 Note that some machines require the actual looping instruction to be
5860 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
5861 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
5862 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
5863 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
5864 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
5865 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
5866 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
5867 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
5868 desired special iteration counter register was not allocated, this
5869 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
5870 instruction pair.
5871
5872 The essential difference between the
5873 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
5874 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
5875 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
5876 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
5877 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
5878 may become redundant and removed by the flow pass.
5879
5880
5881 @end ifset
5882 @ifset INTERNALS
5883 @node Insn Canonicalizations
5884 @section Canonicalization of Instructions
5885 @cindex canonicalization of instructions
5886 @cindex insn canonicalization
5887
5888 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
5889 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
5890 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
5891 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
5892 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
5893 number of insn patterns required.
5894
5895 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
5896 are performed:
5897
5898 @itemize @bullet
5899 @item
5900 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
5901 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
5902 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
5903 be supplied.
5904
5905 @item
5906 For associative operators, a sequence of operators will always chain
5907 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
5908 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
5909 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
5910 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
5911 floating-point.
5912
5913 @item
5914 @cindex @code{neg}, canonicalization of
5915 @cindex @code{not}, canonicalization of
5916 @cindex @code{mult}, canonicalization of
5917 @cindex @code{plus}, canonicalization of
5918 @cindex @code{minus}, canonicalization of
5919 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
5920 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
5921 first operand.
5922
5923 @item
5924 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
5925 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
5926 the operations as far as possible.  For instance,
5927 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
5928 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
5929 @code{(minus A (mult B C))}.
5930
5931 @cindex @code{compare}, canonicalization of
5932 @item
5933 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
5934 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
5935
5936 @item
5937 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
5938 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
5939 above.
5940
5941 @item
5942 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
5943 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
5944 of @code{ltu}.
5945
5946 @item
5947 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
5948 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
5949
5950 @item
5951 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
5952 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
5953
5954 @cindex @code{ior}, canonicalization of
5955 @cindex @code{and}, canonicalization of
5956 @cindex De Morgan's law
5957 @item
5958 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
5959 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
5960 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
5961
5962 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
5963 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
5964 for that instruction as
5965
5966 @smallexample
5967 (define_insn ""
5968   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5969         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5970                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
5971   "@dots{}"
5972   "@dots{}")
5973 @end smallexample
5974
5975 @noindent
5976 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
5977
5978 @smallexample
5979 (define_insn ""
5980   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5981         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5982                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
5983   "@dots{}"
5984   "@dots{}")
5985 @end smallexample
5986
5987 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
5988 logically equivalent RTL expressions.
5989
5990 @cindex @code{xor}, canonicalization of
5991 @item
5992 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
5993 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
5994 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
5995
5996 @item
5997 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
5998 the form
5999
6000 @smallexample
6001 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
6002 @end smallexample
6003
6004 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
6005 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
6006 @item
6007 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
6008 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
6009 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
6010
6011 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6012 @item
6013 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
6014 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
6015 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
6016 for @code{zero_extend}.
6017
6018 @item
6019 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
6020 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
6021 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
6022 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
6023 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
6024 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
6025 This transformation is only applied when it can be proven that the
6026 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
6027
6028 @end itemize
6029
6030 Further canonicalization rules are defined in the function
6031 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
6032
6033 @end ifset
6034 @ifset INTERNALS
6035 @node Expander Definitions
6036 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
6037 @cindex expander definitions
6038 @cindex code generation RTL sequences
6039 @cindex defining RTL sequences for code generation
6040
6041 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
6042 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
6043 represent them.  For these target machines, you can write a
6044 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
6045
6046 @findex define_expand
6047 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
6048 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
6049 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
6050
6051 A @code{define_expand} RTX has four operands:
6052
6053 @itemize @bullet
6054 @item
6055 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
6056 use for it is to refer to it by name.
6057
6058 @item
6059 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
6060 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
6061 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
6062
6063 @item
6064 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
6065 used to express how the availability of this pattern depends on
6066 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
6067 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
6068 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
6069 depend on the data in the insn being matched, but only the
6070 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
6071 during initialization in order to learn exactly which named instructions
6072 are available in a particular run.
6073
6074 @item
6075 The preparation statements, a string containing zero or more C
6076 statements which are to be executed before RTL code is generated from
6077 the RTL template.
6078
6079 Usually these statements prepare temporary registers for use as
6080 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
6081 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
6082 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
6083 @end itemize
6084
6085 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
6086 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
6087 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
6088 it.
6089
6090 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
6091 also describes the operands that need to be specified when this pattern
6092 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
6093
6094 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
6095 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
6096 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
6097 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
6098 information to preload the operand into a register if that is required for
6099 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
6100 references should use @code{match_dup}.
6101
6102 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
6103 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
6104 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
6105 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
6106 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
6107 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
6108 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
6109 compute the values and store them into the appropriate elements of
6110 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
6111
6112 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
6113 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
6114 as a statement.
6115
6116 @table @code
6117
6118 @findex DONE
6119 @item DONE
6120 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
6121 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
6122 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
6123 preparation statements; the RTL template will not be generated.
6124
6125 @findex FAIL
6126 @item FAIL
6127 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
6128 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
6129 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
6130
6131 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
6132 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
6133 operations.
6134 @end table
6135
6136 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
6137 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
6138 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
6139 insn.
6140
6141 The RTL template is not used for matching, only for generating the
6142 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
6143 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
6144 list of operands, such as this example:
6145
6146 @smallexample
6147 @group
6148 (define_expand "addsi3"
6149   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6150    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
6151    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
6152 @end group
6153 @group
6154   ""
6155   "
6156 @{
6157   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
6158   DONE;
6159 @}")
6160 @end group
6161 @end smallexample
6162
6163 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
6164
6165 @smallexample
6166 @group
6167 (define_expand "ashlsi3"
6168   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6169         (ashift:SI
6170 @end group
6171 @group
6172           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
6173           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
6174   ""
6175   "
6176 @end group
6177 @end smallexample
6178
6179 @smallexample
6180 @group
6181 @{
6182   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
6183       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
6184     FAIL;
6185 @}")
6186 @end group
6187 @end smallexample
6188
6189 @noindent
6190 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
6191 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
6192 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
6193 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
6194 library call).
6195
6196 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
6197 patterns with names, then it would be possible to use a
6198 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
6199 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
6200
6201 @smallexample
6202 (define_expand "zero_extendhisi2"
6203   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
6204         (const_int 0))
6205    (set (strict_low_part
6206           (subreg:HI
6207             (match_dup 0)
6208             0))
6209         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
6210   ""
6211   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
6212 @end smallexample
6213
6214 @noindent
6215 @findex make_safe_from
6216 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
6217 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
6218 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
6219 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
6220 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
6221 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
6222 by emitting another RTL insn.
6223
6224 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
6225 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
6226 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
6227 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
6228 on this machine.  So it must be copied into a register with
6229 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
6230
6231 @smallexample
6232 (define_expand "zero_extendhisi2"
6233   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6234         (and:SI (subreg:SI
6235                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
6236                   0)
6237                 (match_dup 2)))]
6238   ""
6239   "operands[2]
6240      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
6241 @end smallexample
6242
6243 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
6244 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
6245 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
6246 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
6247 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
6248 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
6249 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
6250 in the compiler.
6251
6252 @end ifset
6253 @ifset INTERNALS
6254 @node Insn Splitting
6255 @section Defining How to Split Instructions
6256 @cindex insn splitting
6257 @cindex instruction splitting
6258 @cindex splitting instructions
6259
6260 There are two cases where you should specify how to split a pattern
6261 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
6262 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
6263 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
6264 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
6265 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
6266 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
6267 cannot be placed into a delay slot.
6268
6269 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
6270 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
6271 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
6272 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
6273 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
6274 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
6275 scheduling.
6276
6277 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
6278 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
6279 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
6280 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
6281 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
6282 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
6283 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
6284 split the addition into two insns is machine-dependent.
6285
6286 @findex define_split
6287 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
6288 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
6289
6290 @smallexample
6291 (define_split
6292   [@var{insn-pattern}]
6293   "@var{condition}"
6294   [@var{new-insn-pattern-1}
6295    @var{new-insn-pattern-2}
6296    @dots{}]
6297   "@var{preparation-statements}")
6298 @end smallexample
6299
6300 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
6301 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
6302 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
6303 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
6304 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
6305 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
6306
6307 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
6308 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
6309 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
6310 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
6311 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
6312 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
6313 must not allocate any space in the stack frame.
6314
6315 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
6316 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
6317 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
6318 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
6319 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
6320 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
6321 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
6322 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
6323 of those definitions.
6324
6325 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
6326 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
6327 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
6328
6329 @smallexample
6330 (define_split
6331   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
6332         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
6333   ""
6334   [(set (match_dup 0)
6335         (ashift:SI (match_dup 1)
6336                    (const_int 16)))
6337    (set (match_dup 0)
6338         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
6339                      (const_int 16)))]
6340   "
6341 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
6342 @end smallexample
6343
6344 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
6345 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
6346 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
6347 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
6348 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
6349 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
6350 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
6351 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
6352 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
6353 @code{define_split} that will never produce insns that match).
6354
6355 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
6356 @file{rs6000.md}:
6357
6358 @smallexample
6359 (define_split
6360   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
6361         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
6362                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
6363   ""
6364   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
6365    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
6366 "
6367 @{
6368   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
6369   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
6370
6371   if (low & 0x8000)
6372     high++, low |= 0xffff0000;
6373
6374   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
6375   operands[4] = GEN_INT (low);
6376 @}")
6377 @end smallexample
6378
6379 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
6380 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
6381 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
6382 can be substituted into the address of a subsequent operation.
6383
6384 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
6385 an equality comparison of a register and a large constant:
6386
6387 @smallexample
6388 (define_split
6389   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
6390         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
6391                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
6392    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
6393   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
6394    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
6395        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
6396   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
6397    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
6398   "
6399 @{
6400   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
6401      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
6402      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
6403
6404   int c = INTVAL (operands[2]);
6405   int sextc = (c << 16) >> 16;
6406   int xorv = c ^ sextc;
6407
6408   operands[4] = GEN_INT (xorv);
6409   operands[5] = GEN_INT (sextc);
6410 @}")
6411 @end smallexample
6412
6413 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
6414 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
6415 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
6416 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
6417 are not valid.
6418
6419 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
6420 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
6421 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
6422 several restriction apply.
6423
6424 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
6425 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
6426 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
6427 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
6428 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
6429 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
6430 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
6431 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
6432 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
6433 forward jumps to the newly created labels.
6434
6435 @findex define_insn_and_split
6436 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
6437 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
6438 this:
6439
6440 @smallexample
6441 (define_insn_and_split
6442   [@var{insn-pattern}]
6443   "@var{condition}"
6444   "@var{output-template}"
6445   "@var{split-condition}"
6446   [@var{new-insn-pattern-1}
6447    @var{new-insn-pattern-2}
6448    @dots{}]
6449   "@var{preparation-statements}"
6450   [@var{insn-attributes}])
6451
6452 @end smallexample
6453
6454 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
6455 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
6456 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
6457 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
6458 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
6459 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
6460 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
6461 from i386.md:
6462
6463 @smallexample
6464 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
6465   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
6466      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
6467    (clobber (reg:CC 17))]
6468   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
6469   "#"
6470   "&& reload_completed"
6471   [(parallel [(set (match_dup 0)
6472                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
6473               (clobber (reg:CC 17))])]
6474   ""
6475   [(set_attr "type" "alu1")])
6476
6477 @end smallexample
6478
6479 In this case, the actual split condition will be
6480 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
6481
6482 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
6483 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
6484 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
6485 having to ensure the two patterns' templates match.
6486
6487 @end ifset
6488 @ifset INTERNALS
6489 @node Including Patterns
6490 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
6491 @cindex insn includes
6492
6493 @findex include
6494 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
6495 look for patterns that are in files other than in the file
6496 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
6497
6498 It looks like:
6499
6500 @smallexample
6501
6502 (include
6503   @var{pathname})
6504 @end smallexample
6505
6506 For example:
6507
6508 @smallexample
6509
6510 (include "filestuff")
6511
6512 @end smallexample
6513
6514 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
6515 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
6516 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
6517
6518
6519 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
6520 and placed into subdirectories.
6521
6522 By specifying:
6523
6524 @smallexample
6525
6526 (include "BOGUS/filestuff")
6527
6528 @end smallexample
6529
6530 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
6531
6532 Specifying an absolute path for the include file such as;
6533 @smallexample
6534
6535 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
6536
6537 @end smallexample
6538 is permitted but is not encouraged.
6539
6540 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
6541 @cindex directory options .md
6542 @cindex options, directory search
6543 @cindex search options
6544
6545 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
6546 For example:
6547
6548 @smallexample
6549
6550 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
6551
6552 @end smallexample
6553
6554
6555 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
6556 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
6557 file, substituting your own version, since these directories are
6558 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
6559 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
6560 order; the standard default directory come after.
6561
6562
6563 @end ifset
6564 @ifset INTERNALS
6565 @node Peephole Definitions
6566 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
6567 @cindex peephole optimizer definitions
6568 @cindex defining peephole optimizers
6569
6570 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
6571 definitions of machine-specific peephole optimizations.
6572
6573 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
6574 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
6575 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
6576 though the second one does not appear to use a register computed in the
6577 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
6578 opportunities.
6579
6580 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
6581 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
6582 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
6583 is deprecated.
6584
6585 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
6586 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
6587 but before scheduling, which may result in much better code for
6588 targets that do scheduling.
6589
6590 @menu
6591 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
6592 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
6593 @end menu
6594
6595 @end ifset
6596 @ifset INTERNALS
6597 @node define_peephole
6598 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
6599 @findex define_peephole
6600
6601 @need 1000
6602 A definition looks like this:
6603
6604 @smallexample
6605 (define_peephole
6606   [@var{insn-pattern-1}
6607    @var{insn-pattern-2}
6608    @dots{}]
6609   "@var{condition}"
6610   "@var{template}"
6611   "@var{optional-insn-attributes}")
6612 @end smallexample
6613
6614 @noindent
6615 The last string operand may be omitted if you are not using any
6616 machine-specific information in this machine description.  If present,
6617 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
6618
6619 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
6620 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
6621 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
6622 the next, and so on.
6623
6624 Each of the insns matched by a peephole must also match a
6625 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
6626 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
6627 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
6628 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
6629 stages.
6630
6631 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
6632 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
6633 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
6634 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
6635 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
6636 other.
6637
6638 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
6639 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
6640 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
6641 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
6642 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
6643
6644 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
6645 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
6646 previously tested.
6647
6648 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
6649 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
6650 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
6651 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
6652 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
6653 patterns.
6654
6655 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
6656 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
6657 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
6658 the operands.
6659
6660 @findex prev_active_insn
6661 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
6662 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
6663 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
6664 to refer to the last of the insns being matched; use
6665 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
6666
6667 @findex dead_or_set_p
6668 When optimizing computations with intermediate results, you can use
6669 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
6670 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
6671 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
6672 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
6673 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
6674 value (from @code{operands[@var{i}]}).
6675
6676 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
6677 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
6678 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
6679 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
6680 used in matching the original sequence of insns.
6681
6682 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
6683 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
6684 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
6685 as the insn pattern to control how the insn is output.
6686
6687 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
6688 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
6689
6690 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
6691
6692 @smallexample
6693 (define_peephole
6694   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
6695    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
6696         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
6697   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
6698 @{
6699   rtx xoperands[2];
6700   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
6701 #ifdef MOTOROLA
6702   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
6703   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
6704   return "fmove.d (sp)+,%0";
6705 #else
6706   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
6707   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
6708   return "fmoved sp@@+,%0";
6709 #endif
6710 @})
6711 @end smallexample
6712
6713 @need 1000
6714 The effect of this optimization is to change
6715
6716 @smallexample
6717 @group
6718 jbsr _foobar
6719 addql #4,sp
6720 movel d1,sp@@-
6721 movel d0,sp@@-
6722 fmoved sp@@+,fp0
6723 @end group
6724 @end smallexample
6725
6726 @noindent
6727 into
6728
6729 @smallexample
6730 @group
6731 jbsr _foobar
6732 movel d1,sp@@
6733 movel d0,sp@@-
6734 fmoved sp@@+,fp0
6735 @end group
6736 @end smallexample
6737
6738 @ignore
6739 @findex CC_REVERSED
6740 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
6741 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
6742 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
6743 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
6744 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
6745 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
6746 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
6747 and in this C code check the condition code status flags and change the
6748 assembler code as appropriate.
6749 @end ignore
6750
6751 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
6752 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
6753 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
6754 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
6755 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
6756 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
6757 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
6758 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
6759 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
6760
6761 @smallexample
6762 (define_insn "divmodsi4"
6763   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6764         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6765                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6766    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6767         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
6768   "TARGET_68020"
6769   "divsl%.l %2,%3:%0")
6770 @end smallexample
6771
6772 @noindent
6773 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
6774
6775 @smallexample
6776 (define_peephole
6777   [@dots{}
6778    (parallel
6779     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6780           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6781                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6782      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6783           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
6784    @dots{}]
6785   @dots{})
6786 @end smallexample
6787
6788 @end ifset
6789 @ifset INTERNALS
6790 @node define_peephole2
6791 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
6792 @findex define_peephole2
6793
6794 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
6795 substitute one sequence of instructions for another sequence,
6796 what additional scratch registers may be needed and what their
6797 lifetimes must be.
6798
6799 @smallexample
6800 (define_peephole2
6801   [@var{insn-pattern-1}
6802    @var{insn-pattern-2}
6803    @dots{}]
6804   "@var{condition}"
6805   [@var{new-insn-pattern-1}
6806    @var{new-insn-pattern-2}
6807    @dots{}]
6808   "@var{preparation-statements}")
6809 @end smallexample
6810
6811 The definition is almost identical to @code{define_split}
6812 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
6813 single instruction, but a sequence of instructions.
6814
6815 It is possible to request additional scratch registers for use in the
6816 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
6817 will simply not match.
6818
6819 @findex match_scratch
6820 @findex match_dup
6821 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
6822 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
6823 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
6824 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
6825 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
6826 at which the register must be available.
6827
6828 Here is an example from the IA-32 machine description:
6829
6830 @smallexample
6831 (define_peephole2
6832   [(match_scratch:SI 2 "r")
6833    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6834                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
6835                      [(match_dup 0)
6836                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
6837               (clobber (reg:CC 17))])]
6838   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
6839   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
6840    (parallel [(set (match_dup 0)
6841                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
6842               (clobber (reg:CC 17))])]
6843   "")
6844 @end smallexample
6845
6846 @noindent
6847 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
6848 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
6849 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
6850 to be live only at the point just before the arithmetic.
6851
6852 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
6853 so here's a silly made-up example:
6854
6855 @smallexample
6856 (define_peephole2
6857   [(match_scratch:SI 4 "r")
6858    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
6859    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
6860    (match_dup 4)
6861    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
6862   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
6863   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
6864    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
6865    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
6866    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
6867   "")
6868 @end smallexample
6869
6870 @noindent
6871 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
6872 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
6873 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
6874
6875 @end ifset
6876 @ifset INTERNALS
6877 @node Insn Attributes
6878 @section Instruction Attributes
6879 @cindex insn attributes
6880 @cindex instruction attributes
6881
6882 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
6883 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
6884 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
6885 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
6886 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
6887 to track the condition codes.
6888
6889 @menu
6890 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
6891 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
6892 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
6893 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
6894 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
6895 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
6896 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
6897 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
6898 @end menu
6899
6900 @end ifset
6901 @ifset INTERNALS
6902 @node Defining Attributes
6903 @subsection Defining Attributes and their Values
6904 @cindex defining attributes and their values
6905 @cindex attributes, defining
6906
6907 @findex define_attr
6908 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
6909 by the target machine.  It looks like:
6910
6911 @smallexample
6912 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
6913 @end smallexample
6914
6915 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
6916 Some attributes are used in a special way by the rest of the compiler. The
6917 @code{enabled} attribute can be used to conditionally enable or disable
6918 insn alternatives (@pxref{Disable Insn Alternatives}). The @code{predicable}
6919 attribute, together with a suitable @code{define_cond_exec}
6920 (@pxref{Conditional Execution}), can be used to automatically generate
6921 conditional variants of instruction patterns. The compiler internally uses
6922 the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled}, so they should not be
6923 used elsewhere as alternative names.
6924
6925 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
6926 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
6927 indicate that the attribute takes numeric values.
6928
6929 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
6930 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
6931 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
6932 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
6933 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
6934
6935 @findex insn-attr.h
6936 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
6937 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
6938 specified for an attribute, the following are defined:
6939
6940 @itemize @bullet
6941 @item
6942 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
6943
6944 @item
6945 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
6946 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
6947 the attribute name and value are first converted to uppercase.
6948
6949 @item
6950 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
6951 returns the attribute value for that insn.
6952 @end itemize
6953
6954 For example, if the following is present in the @file{md} file:
6955
6956 @smallexample
6957 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
6958 @end smallexample
6959
6960 @noindent
6961 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
6962
6963 @smallexample
6964 #define HAVE_ATTR_type
6965 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
6966                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
6967 extern enum attr_type get_attr_type ();
6968 @end smallexample
6969
6970 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
6971 defined and the function to obtain the attribute's value will return
6972 @code{int}.
6973
6974 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
6975 attributes are not free to use for other purposes:
6976
6977 @table @code
6978 @item length
6979 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
6980 code chunks.  This is especially important when verifying branch
6981 distances. @xref{Insn Lengths}.
6982
6983 @item enabled
6984 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
6985 alternatives of an insn definition from being used during code
6986 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
6987 @end table
6988
6989 @findex define_enum_attr
6990 @anchor{define_enum_attr}
6991 Another way of defining an attribute is to use:
6992
6993 @smallexample
6994 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
6995 @end smallexample
6996
6997 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
6998 the list of values is taken from a separate enumeration called
6999 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
7000 the same list of values for several attributes without having to
7001 repeat the list each time.  For example:
7002
7003 @smallexample
7004 (define_enum "processor" [
7005   model_a
7006   model_b
7007   @dots{}
7008 ])
7009 (define_enum_attr "arch" "processor"
7010   (const (symbol_ref "target_arch")))
7011 (define_enum_attr "tune" "processor"
7012   (const (symbol_ref "target_tune")))
7013 @end smallexample
7014
7015 defines the same attributes as:
7016
7017 @smallexample
7018 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
7019   (const (symbol_ref "target_arch")))
7020 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
7021   (const (symbol_ref "target_tune")))
7022 @end smallexample
7023
7024 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
7025 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
7026 defines a single C enum (@code{processor}).
7027 @end ifset
7028 @ifset INTERNALS
7029 @node Expressions
7030 @subsection Attribute Expressions
7031 @cindex attribute expressions
7032
7033 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
7034 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
7035 Attribute value expressions must have one of the following forms:
7036
7037 @table @code
7038 @cindex @code{const_int} and attributes
7039 @item (const_int @var{i})
7040 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
7041 must be non-negative.
7042
7043 The value of a numeric attribute can be specified either with a
7044 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
7045 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
7046 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
7047 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
7048
7049 @cindex @code{const_string} and attributes
7050 @item (const_string @var{value})
7051 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
7052 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
7053 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
7054 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
7055 of a @code{define_attr}.
7056
7057 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
7058 must be a string containing a non-negative integer (normally
7059 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
7060 contain one of the valid values for the attribute.
7061
7062 @cindex @code{if_then_else} and attributes
7063 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
7064 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
7065 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
7066 otherwise it is @var{false-value}.
7067
7068 @cindex @code{cond} and attributes
7069 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
7070 The first operand of this expression is a vector containing an even
7071 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
7072 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
7073 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
7074 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
7075 expression is that of the @var{default} expression.
7076 @end table
7077
7078 @var{test} expressions can have one of the following forms:
7079
7080 @table @code
7081 @cindex @code{const_int} and attribute tests
7082 @item (const_int @var{i})
7083 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
7084
7085 @cindex @code{not} and attributes
7086 @cindex @code{ior} and attributes
7087 @cindex @code{and} and attributes
7088 @item (not @var{test})
7089 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
7090 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
7091 These tests are true if the indicated logical function is true.
7092
7093 @cindex @code{match_operand} and attributes
7094 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
7095 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
7096 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
7097 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
7098 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
7099 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
7100 string).
7101
7102 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
7103
7104 @cindex @code{match_test} and attributes
7105 @item (match_test @var{c-expr})
7106 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
7107 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
7108
7109 @table @var
7110 @item insn
7111 The rtl instruction under test.
7112 @item which_alternative
7113 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
7114 @xref{Output Statement}.
7115 @item operands
7116 An array of @var{insn}'s rtl operands.
7117 @end table
7118
7119 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
7120 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
7121 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
7122
7123 @smallexample
7124 (match_test "x & 2")
7125 (match_test "(x & 2) != 0")
7126 @end smallexample
7127
7128 @cindex @code{le} and attributes
7129 @cindex @code{leu} and attributes
7130 @cindex @code{lt} and attributes
7131 @cindex @code{gt} and attributes
7132 @cindex @code{gtu} and attributes
7133 @cindex @code{ge} and attributes
7134 @cindex @code{geu} and attributes
7135 @cindex @code{ne} and attributes
7136 @cindex @code{eq} and attributes
7137 @cindex @code{plus} and attributes
7138 @cindex @code{minus} and attributes
7139 @cindex @code{mult} and attributes
7140 @cindex @code{div} and attributes
7141 @cindex @code{mod} and attributes
7142 @cindex @code{abs} and attributes
7143 @cindex @code{neg} and attributes
7144 @cindex @code{ashift} and attributes
7145 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
7146 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
7147 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
7148 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
7149 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
7150 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
7151 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
7152 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
7153 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
7154 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
7155 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
7156 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
7157 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
7158 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
7159 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
7160 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
7161 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
7162
7163 @findex get_attr
7164 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
7165 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
7166 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
7167 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
7168 variable.
7169
7170 @findex eq_attr
7171 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
7172 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
7173
7174 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
7175 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
7176 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
7177 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
7178 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
7179 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
7180 @emph{not} in the specified list.
7181
7182 For example,
7183
7184 @smallexample
7185 (eq_attr "type" "load,store")
7186 @end smallexample
7187
7188 @noindent
7189 is equivalent to
7190
7191 @smallexample
7192 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
7193 @end smallexample
7194
7195 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
7196 value of the compiler variable @code{which_alternative}
7197 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
7198 example,
7199
7200 @smallexample
7201 (eq_attr "alternative" "2,3")
7202 @end smallexample
7203
7204 @noindent
7205 is equivalent to
7206
7207 @smallexample
7208 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
7209      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
7210 @end smallexample
7211
7212 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
7213 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
7214 a particular pattern.  This is by far the most common case.
7215
7216 @findex attr_flag
7217 @item (attr_flag @var{name})
7218 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
7219 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
7220 scheduled.
7221
7222 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
7223 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
7224 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
7225 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
7226 if a conditional branch is expected to be taken.
7227
7228 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
7229 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
7230
7231 This example describes a conditional branch delay slot which
7232 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
7233 for backward branches which are not taken (annul-false).
7234
7235 @smallexample
7236 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
7237   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
7238    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
7239         (attr_flag "forward"))
7240    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
7241         (attr_flag "backward"))])
7242 @end smallexample
7243
7244 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
7245 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
7246
7247 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
7248 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
7249 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
7250 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
7251
7252 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
7253 meaning to other passes of the compiler.
7254
7255 @findex attr
7256 @item (attr @var{name})
7257 The value of another attribute is returned.  This is most useful
7258 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
7259 produce more efficient code for non-numeric attributes.
7260 @end table
7261
7262 @end ifset
7263 @ifset INTERNALS
7264 @node Tagging Insns
7265 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
7266 @cindex tagging insns
7267 @cindex assigning attribute values to insns
7268
7269 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
7270 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
7271 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
7272 have an optional last argument to specify the values of attributes for
7273 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
7274 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
7275 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
7276 permits the specification of the values for only one or two attributes
7277 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
7278 next section.
7279
7280 The optional last argument of @code{define_insn} and
7281 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
7282 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
7283 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
7284 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
7285 second operand of the @code{set} is an attribute expression
7286 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
7287
7288 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
7289 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
7290 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
7291 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
7292 each alternative.
7293
7294 @findex set_attr
7295 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
7296 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
7297 specifying a string giving either a single attribute value or a list
7298 of attribute values, one for each alternative.
7299
7300 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
7301 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
7302
7303 @table @code
7304 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
7305 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
7306 or a string containing a comma-separated list giving the values for
7307 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
7308 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
7309
7310 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
7311 which case the attribute will assume its default value for insns matching
7312 that alternative.
7313
7314 @findex set_attr_alternative
7315 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
7316 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
7317 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
7318 tests on the @samp{alternative} attribute.
7319
7320 @findex attr
7321 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
7322 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
7323 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
7324 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
7325 @end table
7326
7327 The following shows three different ways of representing the same
7328 attribute value specification:
7329
7330 @smallexample
7331 (set_attr "type" "load,store,arith")
7332
7333 (set_attr_alternative "type"
7334                       [(const_string "load") (const_string "store")
7335                        (const_string "arith")])
7336
7337 (set (attr "type")
7338      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
7339             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
7340            (const_string "arith")))
7341 @end smallexample
7342
7343 @need 1000
7344 @findex define_asm_attributes
7345 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
7346 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
7347 statement.  It has the form:
7348
7349 @smallexample
7350 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
7351 @end smallexample
7352
7353 @noindent
7354 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
7355 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
7356
7357 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
7358 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
7359
7360 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
7361 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
7362 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
7363 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
7364 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
7365 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
7366 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
7367 of a single machine instruction.
7368
7369 @end ifset
7370 @ifset INTERNALS
7371 @node Attr Example
7372 @subsection Example of Attribute Specifications
7373 @cindex attribute specifications example
7374 @cindex attribute specifications
7375
7376 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
7377 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
7378 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
7379 value.  This attribute is normally used only to define the default value
7380 for other attributes.  An example will clarify this usage.
7381
7382 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
7383 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
7384 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
7385 operations, floating point operations, and branches.
7386
7387 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
7388 the condition code and will limit ourselves to the following possible
7389 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
7390 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
7391 changed if the item previously set into the condition code has been
7392 modified.
7393
7394 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
7395
7396 @smallexample
7397 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
7398
7399 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
7400              (cond [(eq_attr "type" "load")
7401                         (const_string "change0")
7402                     (eq_attr "type" "store,branch")
7403                         (const_string "unchanged")
7404                     (eq_attr "type" "arith")
7405                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
7406                                       (const_string "set")
7407                                       (const_string "clobber"))]
7408                    (const_string "clobber")))
7409
7410 (define_insn ""
7411   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
7412         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
7413   ""
7414   "@@
7415    move %0,%1
7416    load %0,%1
7417    store %0,%1"
7418   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
7419 @end smallexample
7420
7421 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
7422 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
7423 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
7424 full-word result.
7425
7426 @end ifset
7427 @ifset INTERNALS
7428 @node Insn Lengths
7429 @subsection Computing the Length of an Insn
7430 @cindex insn lengths, computing
7431 @cindex computing the length of an insn
7432
7433 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
7434 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
7435 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
7436 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
7437 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
7438 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
7439
7440 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
7441 arithmetic terms are allowed in test expressions:
7442
7443 @table @code
7444 @cindex @code{match_dup} and attributes
7445 @item (match_dup @var{n})
7446 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
7447 must be a @code{label_ref}.
7448
7449 @cindex @code{pc} and attributes
7450 @item (pc)
7451 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
7452 been more consistent with other usage to make this the address of the
7453 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
7454 current insn is to be computed.
7455 @end table
7456
7457 @cindex @code{addr_vec}, length of
7458 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
7459 For normal insns, the length will be determined by value of the
7460 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
7461 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
7462 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
7463
7464 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
7465
7466 The following macros can be used to refine the length computation:
7467
7468 @table @code
7469 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
7470 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
7471 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
7472 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
7473 that contains the initially computed length of the insn and should be
7474 updated with the correct length of the insn.
7475
7476 This macro will normally not be required.  A case in which it is
7477 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
7478 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
7479 may be required.
7480 @end table
7481
7482 @findex get_attr_length
7483 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
7484 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
7485 determine the form of the branch instruction to be written, as the
7486 example below illustrates.
7487
7488 As an example of the specification of variable-length branches, consider
7489 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
7490 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
7491 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
7492 sequence to load the address from memory and then branch to it.
7493
7494 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
7495 as follows:
7496
7497 @smallexample
7498 (define_insn "jump"
7499   [(set (pc)
7500         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
7501   ""
7502 @{
7503    return (get_attr_length (insn) == 4
7504            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
7505 @}
7506   [(set (attr "length")
7507         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
7508                       (const_int 4)
7509                       (const_int 6)))])
7510 @end smallexample
7511
7512 @end ifset
7513 @ifset INTERNALS
7514 @node Constant Attributes
7515 @subsection Constant Attributes
7516 @cindex constant attributes
7517
7518 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
7519 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
7520 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
7521 used to specify which variety of processor is used.  For example,
7522
7523 @smallexample
7524 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
7525  (const
7526   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
7527          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
7528         (const_string "m88000"))))
7529
7530 (define_attr "memory" "fast,slow"
7531  (const
7532   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
7533                 (const_string "fast")
7534                 (const_string "slow"))))
7535 @end smallexample
7536
7537 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
7538 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
7539 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
7540 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
7541 forms involving insn attributes.
7542
7543 @end ifset
7544 @ifset INTERNALS
7545 @node Delay Slots
7546 @subsection Delay Slot Scheduling
7547 @cindex delay slots, defining
7548
7549 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
7550 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
7551 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
7552 after the instruction are executed as if they were located before it.
7553 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
7554 the following instruction before the branch or call is performed.
7555
7556 On some machines, conditional branch instructions can optionally
7557 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
7558 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
7559 instructions that annul if the branch is true and instructions that
7560 annul if the branch is false are supported.
7561
7562 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
7563 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
7564 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
7565 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
7566 instruction scheduling.
7567
7568 @findex define_delay
7569 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
7570 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
7571
7572 @smallexample
7573 (define_delay @var{test}
7574               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
7575                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
7576                @dots{}])
7577 @end smallexample
7578
7579 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
7580 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
7581 required delay slots is determined by the length of the vector specified
7582 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
7583 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
7584 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
7585 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
7586 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
7587 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
7588
7589 For example, in the common case where branch and call insns require
7590 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
7591 call, the following would be placed in the @file{md} file:
7592
7593 @smallexample
7594 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
7595               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
7596 @end smallexample
7597
7598 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
7599 case, each such expression specifies different delay slot requirements
7600 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
7601 expressions are both true.
7602
7603 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
7604 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
7605 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
7606 branch is true, we might represent this as follows:
7607
7608 @smallexample
7609 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
7610    [(eq_attr "type" "!branch,call")
7611     (eq_attr "type" "!branch,call")
7612     (nil)])
7613
7614 (define_delay (eq_attr "type" "call")
7615               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
7616                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
7617 @end smallexample
7618 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
7619
7620 @end ifset
7621 @ifset INTERNALS
7622 @node Processor pipeline description
7623 @subsection Specifying processor pipeline description
7624 @cindex processor pipeline description
7625 @cindex processor functional units
7626 @cindex instruction latency time
7627 @cindex interlock delays
7628 @cindex data dependence delays
7629 @cindex reservation delays
7630 @cindex pipeline hazard recognizer
7631 @cindex automaton based pipeline description
7632 @cindex regular expressions
7633 @cindex deterministic finite state automaton
7634 @cindex automaton based scheduler
7635 @cindex RISC
7636 @cindex VLIW
7637
7638 To achieve better performance, most modern processors
7639 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
7640 processors) have many @dfn{functional units} on which several
7641 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
7642 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
7643 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
7644 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
7645 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
7646 MIPS processors).
7647
7648 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
7649 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
7650 latency time}.  The instruction execution is not started until all
7651 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
7652 complex cases when the instruction execution starts even when the data
7653 are not available but will be ready in given time after the
7654 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
7655 account is simple.  The data dependence (true, output, and
7656 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
7657 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
7658 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
7659 means that two instructions under execution will be in need of shared
7660 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
7661 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
7662 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
7663 processors.
7664
7665 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
7666 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
7667 instruction scheduler has to have an adequate description of the
7668 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
7669 machine descriptions describe processor parallelism and functional
7670 unit reservations for groups of instructions with the aid of
7671 @dfn{regular expressions}.
7672
7673 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
7674 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
7675 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
7676 automatically generated from the processor pipeline description.  The
7677 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
7678 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
7679 the instruction issue is possible if there is a transition from one
7680 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
7681 furthermore, its speed is not dependent on processor
7682 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
7683 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
7684 can split orthogonal parts of the machine description among several
7685 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
7686 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
7687
7688 @cindex automaton based pipeline description
7689 The rest of this section describes the directives that constitute
7690 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
7691 these constructions within the machine description file is not
7692 important.
7693
7694 @findex define_automaton
7695 @cindex pipeline hazard recognizer
7696 The following optional construction describes names of automata
7697 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
7698 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
7699 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
7700 units to the automata, the total size of the automata is usually
7701 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
7702 construction, only one finite state automaton is generated.
7703
7704 @smallexample
7705 (define_automaton @var{automata-names})
7706 @end smallexample
7707
7708 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
7709 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
7710 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
7711 @code{define_query_cpu_unit}.
7712
7713 @findex define_cpu_unit
7714 @cindex processor functional units
7715 Each processor functional unit used in the description of instruction
7716 reservations should be described by the following construction.
7717
7718 @smallexample
7719 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
7720 @end smallexample
7721
7722 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
7723 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
7724 for other goals.
7725
7726 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
7727 which the unit is bound.  The automaton should be described in
7728 construction @code{define_automaton}.  You should give
7729 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
7730
7731 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
7732 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
7733 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
7734 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
7735 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
7736 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
7737 description of the subsequent constructions.
7738
7739 @findex define_query_cpu_unit
7740 @cindex querying function unit reservations
7741 The following construction describes CPU functional units analogously
7742 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
7743 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
7744 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
7745 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
7746 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
7747 @acronym{VLIW} insn templates).
7748
7749 @smallexample
7750 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
7751 @end smallexample
7752
7753 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
7754 separated by commas.
7755
7756 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
7757 which the unit is bound.
7758
7759 @findex define_insn_reservation
7760 @cindex instruction latency time
7761 @cindex regular expressions
7762 @cindex data bypass
7763 The following construction is the major one to describe pipeline
7764 characteristics of an instruction.
7765
7766 @smallexample
7767 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
7768                          @var{condition} @var{regexp})
7769 @end smallexample
7770
7771 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
7772 instruction.  There is an important difference between the old
7773 description and the automaton based pipeline description.  The latency
7774 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
7775 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
7776 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
7777 zero and the cost of output dependencies is the difference between
7778 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
7779 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
7780 change the default costs for any description by using the target hook
7781 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
7782
7783 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
7784 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
7785 the automaton description file generated for debugging.  The internal
7786 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
7787 good practice to use insn classes described in the processor manual.
7788
7789 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
7790 construction.  You should remember that you will be in trouble if
7791 @var{condition} for two or more different
7792 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
7793 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
7794 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
7795 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
7796 the same value is quite difficult (especially if the conditions
7797 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
7798 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
7799 recognizer considerably.
7800
7801 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
7802 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
7803 expression according to the following syntax:
7804
7805 @smallexample
7806        regexp = regexp "," oneof
7807               | oneof
7808
7809        oneof = oneof "|" allof
7810              | allof
7811
7812        allof = allof "+" repeat
7813              | repeat
7814
7815        repeat = element "*" number
7816               | element
7817
7818        element = cpu_function_unit_name
7819                | reservation_name
7820                | result_name
7821                | "nothing"
7822                | "(" regexp ")"
7823 @end smallexample
7824
7825 @itemize @bullet
7826 @item
7827 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
7828 the reservation.
7829
7830 @item
7831 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
7832 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
7833 regular expression @strong{or} etc.
7834
7835 @item
7836 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
7837 regular expression @strong{and} a reservation described by the
7838 second regular expression @strong{and} etc.
7839
7840 @item
7841 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
7842 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
7843 advancing (see @samp{,}).
7844
7845 @item
7846 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
7847 functional unit.
7848
7849 @item
7850 @samp{reservation_name} --- see description of construction
7851 @samp{define_reservation}.
7852
7853 @item
7854 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
7855 @end itemize
7856
7857 @findex define_reservation
7858 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
7859 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
7860 the common part by the following construction
7861
7862 @smallexample
7863 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
7864 @end smallexample
7865
7866 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
7867 Functional unit names and reservation names are in the same name
7868 space.  So the reservation names should be different from the
7869 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
7870
7871 @findex define_bypass
7872 @cindex instruction latency time
7873 @cindex data bypass
7874 The following construction is used to describe exceptions in the
7875 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
7876
7877 @smallexample
7878 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
7879                [@var{guard}])
7880 @end smallexample
7881
7882 @var{number} defines when the result generated by the instructions
7883 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
7884 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
7885 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
7886 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
7887 For example:
7888 @smallexample
7889 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
7890 @end smallexample
7891 defines a bypass between instructions that start with
7892 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
7893 @samp{cpu1_load_}.
7894
7895 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
7896 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
7897 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
7898 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
7899 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
7900 of insn @samp{store} (not a stored value).
7901
7902 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
7903 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
7904 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
7905 bypass without the guard function is chosen.
7906
7907 @findex exclusion_set
7908 @findex presence_set
7909 @findex final_presence_set
7910 @findex absence_set
7911 @findex final_absence_set
7912 @cindex VLIW
7913 @cindex RISC
7914 The following five constructions are usually used to describe
7915 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
7916 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
7917 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
7918
7919 @smallexample
7920 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
7921 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7922 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7923 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7924 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7925 @end smallexample
7926
7927 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
7928 separated by commas.
7929
7930 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
7931 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
7932 separated by white-spaces.
7933
7934 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
7935 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
7936 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
7937 example, the construction is useful for describing processors
7938 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
7939 functional unit which can execute simultaneously only single floating
7940 point insns or only double floating point insns.
7941
7942 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
7943 functional unit in the first string can not be reserved unless at
7944 least one of pattern of units whose names are in the second string is
7945 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
7946 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
7947 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
7948 construction
7949
7950 @smallexample
7951 (presence_set "slot1" "slot0")
7952 @end smallexample
7953
7954 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7955 reservation.  In this case we could write
7956
7957 @smallexample
7958 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
7959 @end smallexample
7960
7961 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
7962 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
7963 done.  When an instruction is issued in given automaton state
7964 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
7965 state is changed.  The first state is a source state, the second one
7966 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
7967 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
7968 done on the result reservation.  This construction is useful to
7969 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
7970 For example, if we use
7971
7972 @smallexample
7973 (presence_set "slot1" "slot0")
7974 @end smallexample
7975
7976 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
7977 @samp{slot0} which is absent in the source state).
7978
7979 @smallexample
7980 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
7981 @end smallexample
7982
7983 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
7984
7985 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
7986 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
7987 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
7988 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
7989 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
7990 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
7991 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
7992 can be described as:
7993
7994 @smallexample
7995 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
7996 @end smallexample
7997
7998 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7999 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
8000 this case we could write
8001
8002 @smallexample
8003 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
8004 @end smallexample
8005
8006 All functional units mentioned in a set should belong to the same
8007 automaton.
8008
8009 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
8010 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
8011 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
8012
8013 @findex automata_option
8014 @cindex deterministic finite state automaton
8015 @cindex nondeterministic finite state automaton
8016 @cindex finite state automaton minimization
8017 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
8018 the following construction.
8019
8020 @smallexample
8021 (automata_option @var{options})
8022 @end smallexample
8023
8024 @var{options} is a string giving options which affect the generated
8025 code.  Currently there are the following options:
8026
8027 @itemize @bullet
8028 @item
8029 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
8030 only worth to do when we are debugging the description and need to
8031 look more accurately at reservations of states.
8032
8033 @item
8034 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
8035 automata.
8036
8037 @item
8038 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
8039 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
8040
8041 @item
8042 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
8043 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
8044 verification and debugging.
8045
8046 @item
8047 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
8048 non-critical errors.
8049
8050 @item
8051 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
8052 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
8053 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
8054 very expensive to construct.  This option is useful if the build
8055 process spends an unacceptably long time in genautomata.
8056
8057 @item
8058 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
8059 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
8060 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
8061 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
8062 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
8063 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
8064
8065 @item
8066 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
8067 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
8068 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
8069 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
8070 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
8071 available only for these collapsed states.  This option is useful for
8072 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
8073 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
8074
8075 @item
8076 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
8077 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
8078 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
8079 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
8080 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
8081 huge automaton.
8082 @end itemize
8083
8084 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
8085 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
8086 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
8087 the following functional units.
8088
8089 @smallexample
8090 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
8091 (define_cpu_unit "port0, port1")
8092 @end smallexample
8093
8094 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
8095 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
8096 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
8097 are issued into the second pipeline.  Integer division and
8098 multiplication insns can be executed only in the second integer
8099 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
8100 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
8101 integer division insn can not be issued until the current division
8102 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
8103 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
8104 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
8105 incurred.  To describe all of this we could specify
8106
8107 @smallexample
8108 (define_cpu_unit "div")
8109
8110 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
8111                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
8112
8113 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
8114                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
8115
8116 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
8117                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
8118
8119 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
8120                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
8121
8122 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
8123 @end smallexample
8124
8125 To simplify the description we could describe the following reservation
8126
8127 @smallexample
8128 (define_reservation "finish" "port0|port1")
8129 @end smallexample
8130
8131 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
8132 construction
8133
8134 @smallexample
8135 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
8136                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
8137 @end smallexample
8138
8139
8140 @end ifset
8141 @ifset INTERNALS
8142 @node Conditional Execution
8143 @section Conditional Execution
8144 @cindex conditional execution
8145 @cindex predication
8146
8147 A number of architectures provide for some form of conditional
8148 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
8149 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
8150 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
8151 can be quite tedious to describe these forms directly in the
8152 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
8153
8154 @findex define_cond_exec
8155 @smallexample
8156 (define_cond_exec
8157   [@var{predicate-pattern}]
8158   "@var{condition}"
8159   "@var{output-template}")
8160 @end smallexample
8161
8162 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
8163 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
8164 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
8165 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
8166 alternative.
8167
8168 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
8169 pattern to match.
8170
8171 @findex current_insn_predicate
8172 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
8173 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
8174 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
8175 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
8176 In order to handle the general case, there is a global variable
8177 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
8178 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
8179
8180 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
8181 the @code{predicable} instruction attribute is made.
8182 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
8183 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
8184 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
8185 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
8186 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
8187 list of values.  If that is the case, the port should also define an
8188 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
8189 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
8190
8191 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
8192 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
8193 generated that matches a predicated version of the instruction.
8194 For example,
8195
8196 @smallexample
8197 (define_insn "addsi"
8198   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
8199         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8200                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
8201   "@var{test1}"
8202   "add %2,%1,%0")
8203
8204 (define_cond_exec
8205   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
8206        (const_int 0))]
8207   "@var{test2}"
8208   "(%0)")
8209 @end smallexample
8210
8211 @noindent
8212 generates a new pattern
8213
8214 @smallexample
8215 (define_insn ""
8216   [(cond_exec
8217      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
8218      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
8219           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8220                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
8221   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
8222   "(%3) add %2,%1,%0")
8223 @end smallexample
8224
8225 @end ifset
8226 @ifset INTERNALS
8227 @node Constant Definitions
8228 @section Constant Definitions
8229 @cindex constant definitions
8230 @findex define_constants
8231
8232 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
8233 can be a maintenance problem.
8234
8235 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
8236 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
8237 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
8238 if the corresponding value had been written instead.  You may use
8239 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
8240 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
8241 a different value.
8242
8243 To come back to the a29k load multiple example, instead of
8244
8245 @smallexample
8246 (define_insn ""
8247   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
8248      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
8249            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
8250       (use (reg:SI 179))
8251       (clobber (reg:SI 179))])]
8252   ""
8253   "loadm 0,0,%1,%2")
8254 @end smallexample
8255
8256 You could write:
8257
8258 @smallexample
8259 (define_constants [
8260     (R_BP 177)
8261     (R_FC 178)
8262     (R_CR 179)
8263     (R_Q  180)
8264 ])
8265
8266 (define_insn ""
8267   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
8268      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
8269            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
8270       (use (reg:SI R_CR))
8271       (clobber (reg:SI R_CR))])]
8272   ""
8273   "loadm 0,0,%1,%2")
8274 @end smallexample
8275
8276 The constants that are defined with a define_constant are also output
8277 in the insn-codes.h header file as #defines.
8278
8279 @cindex enumerations
8280 @findex define_c_enum
8281 You can also use the machine description file to define enumerations.
8282 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
8283 are visible to both the machine description file and the main C code.
8284
8285 The syntax is as follows:
8286
8287 @smallexample
8288 (define_c_enum "@var{name}" [
8289   @var{value0}
8290   @var{value1}
8291   @dots{}
8292   @var{valuen}
8293 ])
8294 @end smallexample
8295
8296 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
8297 in @file{insn-constants.h}:
8298
8299 @smallexample
8300 enum @var{name} @{
8301   @var{value0} = 0,
8302   @var{value1} = 1,
8303   @dots{}
8304   @var{valuen} = @var{n}
8305 @};
8306 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
8307 @end smallexample
8308
8309 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
8310 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
8311 file, just as if it had been declared with:
8312
8313 @smallexample
8314 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
8315 @end smallexample
8316
8317 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
8318 begins with @var{cname}.
8319
8320 You can split the enumeration definition into as many statements as
8321 you like.  The above example is directly equivalent to:
8322
8323 @smallexample
8324 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
8325 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
8326 @dots{}
8327 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
8328 @end smallexample
8329
8330 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
8331 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
8332 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
8333 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
8334 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
8335
8336 Some enumeration names have special significance to GCC:
8337
8338 @table @code
8339 @item unspecv
8340 @findex unspec_volatile
8341 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
8342 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
8343
8344 @smallexample
8345 (define_c_enum "unspecv" [
8346   UNSPECV_BLOCKAGE
8347 ])
8348 @end smallexample
8349
8350 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
8351
8352 @smallexample
8353 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
8354 @end smallexample
8355
8356 @item unspec
8357 @findex unspec
8358 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
8359 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
8360 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
8361 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
8362 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
8363 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
8364 for both.
8365 @end table
8366
8367 @findex define_enum
8368 @anchor{define_enum}
8369 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
8370
8371 @smallexample
8372 (define_enum "@var{name}" [
8373   @var{value0}
8374   @var{value1}
8375   @dots{}
8376   @var{valuen}
8377 ])
8378 @end smallexample
8379
8380 This directive implies:
8381
8382 @smallexample
8383 (define_c_enum "@var{name}" [
8384   @var{cname}_@var{cvalue0}
8385   @var{cname}_@var{cvalue1}
8386   @dots{}
8387   @var{cname}_@var{cvaluen}
8388 ])
8389 @end smallexample
8390
8391 @findex define_enum_attr
8392 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
8393 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
8394 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
8395 (@pxref{define_enum_attr}).
8396 @end ifset
8397 @ifset INTERNALS
8398 @node Iterators
8399 @section Iterators
8400 @cindex iterators in @file{.md} files
8401
8402 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
8403 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
8404 facilities to make this process easier.
8405
8406 @menu
8407 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
8408 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
8409 @end menu
8410
8411 @node Mode Iterators
8412 @subsection Mode Iterators
8413 @cindex mode iterators in @file{.md} files
8414
8415 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
8416 For example:
8417
8418 @itemize @bullet
8419 @item
8420 If a processor has hardware support for both single and double
8421 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
8422 very similar to the @code{DFmode} ones.
8423
8424 @item
8425 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
8426 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
8427 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
8428 @end itemize
8429
8430 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
8431 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
8432 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
8433 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
8434
8435 @menu
8436 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
8437 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
8438 * Examples::                Examples
8439 @end menu
8440
8441 @node Defining Mode Iterators
8442 @subsubsection Defining Mode Iterators
8443 @findex define_mode_iterator
8444
8445 The syntax for defining a mode iterator is:
8446
8447 @smallexample
8448 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
8449 @end smallexample
8450
8451 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
8452 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
8453 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
8454 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
8455 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
8456 C condition will also require that @var{condi} be true.
8457
8458 For example:
8459
8460 @smallexample
8461 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
8462 @end smallexample
8463
8464 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
8465 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
8466 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
8467 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
8468 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
8469
8470 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
8471 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
8472 to @code{@var{mode}}.  For example:
8473
8474 @smallexample
8475 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
8476 @end smallexample
8477
8478 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
8479 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
8480
8481 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
8482 significant if two iterators are used in a construct that requires
8483 substitutions.  @xref{Substitutions}.
8484
8485 @node Substitutions
8486 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
8487 @findex define_mode_attr
8488
8489 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
8490 construct will often need slightly different strings or modes.  For
8491 example:
8492
8493 @itemize @bullet
8494 @item
8495 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
8496 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
8497 appropriate mode name for @var{m}.
8498
8499 @item
8500 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
8501 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
8502
8503 @item
8504 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
8505 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
8506 mode for the other operand(s).
8507 @end itemize
8508
8509 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
8510 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
8511 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
8512 upper case.  You can define other attributes using:
8513
8514 @smallexample
8515 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
8516 @end smallexample
8517
8518 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
8519 is the value associated with @var{modei}.
8520
8521 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
8522 each string and mode in the pattern for sequences of the form
8523 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
8524 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
8525 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
8526 value.
8527
8528 For example, suppose an @file{.md} file has:
8529
8530 @smallexample
8531 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
8532 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
8533 @end smallexample
8534
8535 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
8536 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
8537 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
8538 @code{"ld\t%0,%1"}.
8539
8540 Here is an example of using an attribute for a mode:
8541
8542 @smallexample
8543 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
8544 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
8545 (define_insn @dots{}
8546   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
8547 @end smallexample
8548
8549 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
8550 substitution will be attempted for every iterator expansion.
8551
8552 @node Examples
8553 @subsubsection Mode Iterator Examples
8554
8555 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
8556 modes and attributes (among others):
8557
8558 @smallexample
8559 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
8560 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
8561 @end smallexample
8562
8563 and uses the following template to define both @code{subsi3}
8564 and @code{subdi3}:
8565
8566 @smallexample
8567 (define_insn "sub<mode>3"
8568   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
8569         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
8570                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
8571   ""
8572   "<d>subu\t%0,%1,%2"
8573   [(set_attr "type" "arith")
8574    (set_attr "mode" "<MODE>")])
8575 @end smallexample
8576
8577 This is exactly equivalent to:
8578
8579 @smallexample
8580 (define_insn "subsi3"
8581   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
8582         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
8583                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
8584   ""
8585   "subu\t%0,%1,%2"
8586   [(set_attr "type" "arith")
8587    (set_attr "mode" "SI")])
8588
8589 (define_insn "subdi3"
8590   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
8591         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
8592                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
8593   ""
8594   "dsubu\t%0,%1,%2"
8595   [(set_attr "type" "arith")
8596    (set_attr "mode" "DI")])
8597 @end smallexample
8598
8599 @node Code Iterators
8600 @subsection Code Iterators
8601 @cindex code iterators in @file{.md} files
8602 @findex define_code_iterator
8603 @findex define_code_attr
8604
8605 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
8606
8607 The construct:
8608
8609 @smallexample
8610 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
8611 @end smallexample
8612
8613 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
8614 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
8615 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
8616
8617 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
8618 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
8619 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
8620 @xref{Defining Mode Iterators}.
8621
8622 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
8623 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
8624 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
8625 Other attributes are defined using:
8626
8627 @smallexample
8628 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
8629 @end smallexample
8630
8631 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
8632
8633 @smallexample
8634 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
8635                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
8636
8637 (define_expand "b<code>"
8638   [(set (pc)
8639         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
8640                                    (const_int 0))
8641                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8642                       (pc)))]
8643   ""
8644 @{
8645   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
8646   DONE;
8647 @})
8648 @end smallexample
8649
8650 This is equivalent to:
8651
8652 @smallexample
8653 (define_expand "bunordered"
8654   [(set (pc)
8655         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
8656                                     (const_int 0))
8657                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8658                       (pc)))]
8659   ""
8660 @{
8661   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
8662   DONE;
8663 @})
8664
8665 (define_expand "bordered"
8666   [(set (pc)
8667         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
8668                                   (const_int 0))
8669                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8670                       (pc)))]
8671   ""
8672 @{
8673   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
8674   DONE;
8675 @})
8676
8677 @dots{}
8678 @end smallexample
8679
8680 @end ifset