OSDN Git Service

* c-decl.c (struct language_function): Renamed from struct c_function.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / md.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 89, 92, 93, 94, 96, 1998 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
4
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
9
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
12
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
18
19 See the next chapter for information on the C header file.
20
21 @menu
22 * Patterns::            How to write instruction patterns.
23 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
24 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
25 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
26                           from such an insn.
27 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
28                           the assembler code.
29 * Constraints::         When not all operands are general operands.
30 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
31 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
32 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
33 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
34 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
35 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
36 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
37                          for a standard operation.
38 * Insn Splitting::    Splitting Instructions into Multiple Instructions
39 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
40 @end menu
41
42 @node Patterns
43 @section Everything about Instruction Patterns
44 @cindex patterns
45 @cindex instruction patterns
46
47 @findex define_insn
48 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
49 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
50 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
51 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
52
53 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
54
55 @enumerate
56 @item
57 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
58 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
59 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
60 the instruction patterns with those names, if the names are defined
61 in the machine description.
62
63 The absence of a name is indicated by writing an empty string
64 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
65 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
66 to be combined later on.
67
68 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
69 effect; they are equivalent to no name at all.
70
71 @item
72 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
73 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
74 incomplete because it may contain @code{match_operand},
75 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
76 operands of the instruction.
77
78 If the vector has only one element, that element is the template for the
79 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
80 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
81 elements described.
82
83 @item
84 @cindex pattern conditions
85 @cindex conditions, in patterns
86 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
87 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
88
89 @cindex named patterns and conditions
90 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
91 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
92 flags.  The compiler needs to test these conditions during
93 initialization in order to learn exactly which named instructions are
94 available in a particular run.
95
96 @findex operands
97 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
98 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
99 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
100 @code{operands}.
101
102 @item
103 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
104 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
105 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
106
107 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
108 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
109
110 @item
111 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
112 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
113 @end enumerate
114
115 @node Example
116 @section Example of @code{define_insn}
117 @cindex @code{define_insn} example
118
119 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
120
121 @example
122 (define_insn "tstsi"
123   [(set (cc0)
124         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
125   ""
126   "*
127 @{ if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
128     return \"tstl %0\";
129   return \"cmpl #0,%0\"; @}")
130 @end example
131
132 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
133 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
134 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
135 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
136 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
137 can be constructed using this pattern.
138
139 The output control string is a piece of C code which chooses which
140 output template to return based on the kind of operand and the specific
141 type of CPU for which code is being generated.
142
143 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
144
145 @node RTL Template
146 @section RTL Template
147 @cindex RTL insn template
148 @cindex generating insns
149 @cindex insns, generating
150 @cindex recognizing insns
151 @cindex insns, recognizing
152
153 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
154 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
155 says how to construct an insn from specified operands.
156
157 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
158 template.  Matching involves determining the values that serve as the
159 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
160 controlled by special expression types that direct matching and
161 substitution of the operands.
162
163 @table @code
164 @findex match_operand
165 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
166 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
167 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
168 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
169 appears at this position in the insn will be taken as operand
170 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
171 pattern will not match at all.
172
173 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
174 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
175 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
176 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
177 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
178 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
179 other operand numbers.
180
181 @var{predicate} is a string that is the name of a C function that accepts two
182 arguments, an expression and a machine mode.  During matching, the
183 function will be called with the putative operand as the expression and
184 @var{m} as the mode argument (if @var{m} is not specified,
185 @code{VOIDmode} will be used, which normally causes @var{predicate} to accept
186 any mode).  If it returns zero, this instruction pattern fails to match.
187 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be done
188 on the operand, so anything which occurs in this position is valid.
189
190 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
191 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
192 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
193 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
194 @code{VOIDmode}.
195
196 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
197 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
198
199 People are often unclear on the difference between the constraint and the
200 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
201 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
202 controls various decisions in the case of an insn which does match.
203
204 @findex general_operand
205 On CISC machines, the most common @var{predicate} is
206 @code{"general_operand"}.  This function checks that the putative
207 operand is either a constant, a register or a memory reference, and that
208 it is valid for mode @var{m}.
209
210 @findex register_operand
211 For an operand that must be a register, @var{predicate} should be
212 @code{"register_operand"}.  Using @code{"general_operand"} would be
213 valid, since the reload pass would copy any non-register operands
214 through registers, but this would make GNU CC do extra work, it would
215 prevent invariant operands (such as constant) from being removed from
216 loops, and it would prevent the register allocator from doing the best
217 possible job.  On RISC machines, it is usually most efficient to allow
218 @var{predicate} to accept only objects that the constraints allow.
219
220 @findex immediate_operand
221 For an operand that must be a constant, you must be sure to either use
222 @code{"immediate_operand"} for @var{predicate}, or make the instruction
223 pattern's extra condition require a constant, or both.  You cannot
224 expect the constraints to do this work!  If the constraints allow only
225 constants, but the predicate allows something else, the compiler will
226 crash when that case arises.
227
228 @findex match_scratch
229 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
230 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
231 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
232 expression.
233
234 When matching patterns, this is equivalent to
235
236 @smallexample
237 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
238 @end smallexample
239
240 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
241 expression.
242
243 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
244 expressions whose operands are either a hard register or
245 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
246 necessary.  @xref{Side Effects}.
247
248 @findex match_dup
249 @item (match_dup @var{n})
250 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
251 It is used when the operand needs to appear more than once in the
252 insn.
253
254 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
255 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
256 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
257 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
258 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
259 identical-looking expression.
260
261 @findex match_operator
262 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
263 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
264 code.
265
266 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
267 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
268 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
269
270 When matching an expression, it matches an expression if the function
271 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
272 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
273
274 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
275 follows, to match any expression whose operator is one of the
276 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
277
278 @smallexample
279 int
280 commutative_operator (x, mode)
281      rtx x;
282      enum machine_mode mode;
283 @{
284   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
285   if (GET_MODE (x) != mode)
286     return 0;
287   return (GET_RTX_CLASS (code) == 'c'
288           || code == EQ || code == NE);
289 @}
290 @end smallexample
291
292 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
293 of a commutative operator applied to two general operands:
294
295 @smallexample
296 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
297   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
298    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
299 @end smallexample
300
301 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
302 because the expressions to be matched all contain two operands.
303
304 When this pattern does match, the two operands of the commutative
305 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
306 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
307 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
308 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
309
310 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
311 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
312 predicate function, and that function is solely responsible for
313 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
314
315 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
316 the operation (i.e. the expression code) for the expression to be
317 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
318 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
319 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
320 only its expression code matters.
321
322 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
323 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
324 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
325 register allocation because the register allocator often looks at
326 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
327
328 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
329 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
330 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
331 However, if parts of its @var{operands} are matched by
332 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
333 their own.
334
335 @findex match_op_dup
336 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
337 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
338 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
339 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
340 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
341 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
342 recognition template, and it matches only an identical-looking
343 expression.
344
345 @findex match_parallel
346 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
347 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
348 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
349 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
350
351 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
352 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
353 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
354 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
355 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
356 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
357 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
358 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
359 those listed in the @code{match_parallel}.@refill
360
361 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
362 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
363 in a @code{parallel}.  For example,
364 @c the following is *still* going over.  need to change the code.
365 @c also need to work on grouping of this example.  --mew 1feb93
366
367 @smallexample
368 (define_insn ""
369   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
370      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
371            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
372       (use (reg:SI 179))
373       (clobber (reg:SI 179))])]
374   ""
375   "loadm 0,0,%1,%2")
376 @end smallexample
377
378 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
379 @code{load_multiple_operations} is defined in @file{a29k.c} and checks
380 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
381 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
382 registers and memory locations.
383
384 An insn that matches this pattern might look like:
385
386 @smallexample
387 (parallel
388  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
389   (use (reg:SI 179))
390   (clobber (reg:SI 179))
391   (set (reg:SI 21)
392        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
393                         (const_int 4))))
394   (set (reg:SI 22)
395        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
396                         (const_int 8))))])
397 @end smallexample
398
399 @findex match_par_dup
400 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
401 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
402 @code{match_operator}.
403
404 @findex match_insn
405 @item (match_insn @var{predicate})
406 Match a complete insn.  Unlike the other @code{match_*} recognizers,
407 @code{match_insn} does not take an operand number.
408
409 The machine mode @var{m} of @code{match_insn} works like that of
410 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
411 predicate function, and that function is solely responsible for
412 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
413
414 @findex match_insn2
415 @item (match_insn2 @var{n} @var{predicate})
416 Match a complete insn.
417
418 The machine mode @var{m} of @code{match_insn2} works like that of
419 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
420 predicate function, and that function is solely responsible for
421 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
422
423 @findex address
424 @item (address (match_operand:@var{m} @var{n} "address_operand" ""))
425 This complex of expressions is a placeholder for an operand number
426 @var{n} in a ``load address'' instruction: an operand which specifies
427 a memory location in the usual way, but for which the actual operand
428 value used is the address of the location, not the contents of the
429 location.
430
431 @code{address} expressions never appear in RTL code, only in machine
432 descriptions.  And they are used only in machine descriptions that do
433 not use the operand constraint feature.  When operand constraints are
434 in use, the letter @samp{p} in the constraint serves this purpose.
435
436 @var{m} is the machine mode of the @emph{memory location being
437 addressed}, not the machine mode of the address itself.  That mode is
438 always the same on a given target machine (it is @code{Pmode}, which
439 normally is @code{SImode}), so there is no point in mentioning it;
440 thus, no machine mode is written in the @code{address} expression.  If
441 some day support is added for machines in which addresses of different
442 kinds of objects appear differently or are used differently (such as
443 the PDP-10), different formats would perhaps need different machine
444 modes and these modes might be written in the @code{address}
445 expression.
446 @end table
447
448 @node Output Template
449 @section Output Templates and Operand Substitution
450 @cindex output templates
451 @cindex operand substitution
452
453 @cindex @samp{%} in template
454 @cindex percent sign
455 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
456 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
457 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
458 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
459 identify places where different variants of the assembler require
460 different syntax.
461
462 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
463 operand @var{n} at that point in the string.
464
465 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
466 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
467 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
468 additional letters with nonstandard meanings.
469
470 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
471 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
472 operand.
473
474 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
475 the constant is negated before printing.
476
477 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
478 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
479 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
480 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
481 as if it were a memory reference.
482
483 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
484 instruction.
485
486 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
487 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
488 referred to more than once in a single template that generates multiple
489 assembler instructions.
490
491 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
492 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
493 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
494 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
495 which punctuation characters are valid with the
496 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
497
498 @cindex \
499 @cindex backslash
500 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
501 for the instructions, with @samp{\;} between them.
502
503 @cindex matching operands
504 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
505 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
506 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
507 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
508 operand.
509
510 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
511 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
512 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
513 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
514 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
515 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
516 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
517 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
518 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
519 it to do nothing.
520
521 @cindex @code{#} in template
522 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
523 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
524 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
525 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
526 multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
527 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
528 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
529 instructions.
530
531 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
532 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
533 describe multiple variants of assembler language syntax.
534 @xref{Instruction Output}.
535
536 @node Output Statement
537 @section C Statements for Assembler Output
538 @cindex output statements
539 @cindex C statements for assembler output
540 @cindex generating assembler output
541
542 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
543 assembler code for all the cases that are recognized by a single
544 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
545 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
546 machine instructions.
547
548 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
549 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
550 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
551 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
552 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
553 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
554 might write this pattern:
555
556 @smallexample
557 (define_insn "addsi3"
558   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
559         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
560                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
561   ""
562   "@@
563    addr %2,%0
564    addm %2,%0")
565 @end smallexample
566
567 @cindex @code{*} in template
568 @cindex asterisk in template
569 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
570 output template but rather a piece of C program that should compute a
571 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
572 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
573 require doublequote characters to delimit them.  To include these
574 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
575
576 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
577 is @code{rtx []}.
578
579 It is very common to select different ways of generating assembler code
580 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
581 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
582 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
583 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
584 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
585 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
586 values of those bits.
587
588 @findex output_asm_insn
589 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
590 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
591 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
592 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
593 that you declare locally and initialize yourself.
594
595 @findex which_alternative
596 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
597 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
598 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
599 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
600 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
601 etc.).
602
603 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
604 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
605 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
606
607 @smallexample
608 (define_insn ""
609   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
610         (const_int 0))]
611   ""
612   "*
613   return (which_alternative == 0
614           ? \"clrreg %0\" : \"clrmem %0\");
615   ")
616 @end smallexample
617
618 The example above, where the assembler code to generate was
619 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
620 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
621
622 @smallexample
623 @group
624 (define_insn ""
625   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
626         (const_int 0))]
627   ""
628   "@@
629    clrreg %0
630    clrmem %0")
631 @end group
632 @end smallexample
633 @end ifset
634
635 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
636 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the full
637 @c manual's context are conditionalized to appear only in the full manual.
638 @ifset INTERNALS
639 @node Constraints
640 @section Operand Constraints
641 @cindex operand constraints
642 @cindex constraints
643
644 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify a
645 constraint for the type of operands allowed.
646 @end ifset
647 @ifclear INTERNALS
648 @node Constraints
649 @section Constraints for @code{asm} Operands
650 @cindex operand constraints, @code{asm}
651 @cindex constraints, @code{asm}
652 @cindex @code{asm} constraints
653
654 Here are specific details on what constraint letters you can use with
655 @code{asm} operands.
656 @end ifclear
657 Constraints can say whether
658 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
659 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
660 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
661 have.  Constraints can also require two operands to match.
662
663 @ifset INTERNALS
664 @menu
665 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
666 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
667 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
668 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
669 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
670 * No Constraints::      Describing a clean machine without constraints.
671 @end menu
672 @end ifset
673
674 @ifclear INTERNALS
675 @menu
676 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
677 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
678 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
679 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
680 @end menu
681 @end ifclear
682
683 @node Simple Constraints
684 @subsection Simple Constraints
685 @cindex simple constraints
686
687 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
688 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
689 the letters that are allowed:
690
691 @table @asis
692 @cindex @samp{m} in constraint
693 @cindex memory references in constraints
694 @item @samp{m}
695 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
696 supports in general.
697
698 @cindex offsettable address
699 @cindex @samp{o} in constraint
700 @item @samp{o}
701 A memory operand is allowed, but only if the address is
702 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
703 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
704 may be added to the address and the result is also a valid memory
705 address.
706
707 @cindex autoincrement/decrement addressing
708 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
709 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
710 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
711 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
712 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
713 addresses may or may not be offsettable depending on the other
714 addressing modes that the machine supports.
715
716 Note that in an output operand which can be matched by another
717 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
718 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
719 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
720
721 @cindex @samp{V} in constraint
722 @item @samp{V}
723 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
724 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
725
726 @cindex @samp{<} in constraint
727 @item @samp{<}
728 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
729 postdecrement) is allowed.
730
731 @cindex @samp{>} in constraint
732 @item @samp{>}
733 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
734 postincrement) is allowed.
735
736 @cindex @samp{r} in constraint
737 @cindex registers in constraints
738 @item @samp{r}
739 A register operand is allowed provided that it is in a general
740 register.
741
742 @cindex @samp{d} in constraint
743 @item @samp{d}, @samp{a}, @samp{f}, @dots{}
744 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
745 particular classes of registers.  @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are
746 defined on the 68000/68020 to stand for data, address and floating
747 point registers.
748
749 @cindex constants in constraints
750 @cindex @samp{i} in constraint
751 @item @samp{i}
752 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
753 This includes symbolic constants whose values will be known only at
754 assembly time.
755
756 @cindex @samp{n} in constraint
757 @item @samp{n}
758 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
759 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
760 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
761 rather than @samp{i}.
762
763 @cindex @samp{I} in constraint
764 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
765 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
766 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
767 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
768 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
769 This is the range permitted as a shift count in the shift
770 instructions.
771
772 @cindex @samp{E} in constraint
773 @item @samp{E}
774 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
775 allowed, but only if the target floating point format is the same as
776 that of the host machine (on which the compiler is running).
777
778 @cindex @samp{F} in constraint
779 @item @samp{F}
780 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
781 allowed.
782
783 @cindex @samp{G} in constraint
784 @cindex @samp{H} in constraint
785 @item @samp{G}, @samp{H}
786 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
787 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
788
789 @cindex @samp{s} in constraint
790 @item @samp{s}
791 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
792 allowed.
793
794 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
795 value not known at compile time, it certainly must allow any known
796 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
797 better code to be generated.
798
799 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
800 use an immediate operand; but if the immediate value is between -128
801 and 127, better code results from loading the value into a register and
802 using the register.  This is because the load into the register can be
803 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
804 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
805 range -128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
806 constraints.
807
808 @cindex @samp{g} in constraint
809 @item @samp{g}
810 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
811 registers that are not general registers.
812
813 @cindex @samp{X} in constraint
814 @item @samp{X}
815 @ifset INTERNALS
816 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
817 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
818 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
819 require a scratch register.
820 @end ifset
821 @ifclear INTERNALS
822 Any operand whatsoever is allowed.
823 @end ifclear
824
825 @cindex @samp{0} in constraint
826 @cindex digits in constraint
827 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
828 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
829 digit is used together with letters within the same alternative, the
830 digit should come last.
831
832 @cindex matching constraint
833 @cindex constraint, matching
834 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
835 that the assembler has only a single operand that fills two roles
836 @ifset INTERNALS
837 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
838 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
839 @end ifset
840 @ifclear INTERNALS
841 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
842 two input operands and an output operand, but on most CISC
843 @end ifclear
844 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
845 input-output operand:
846
847 @smallexample
848 addl #35,r12
849 @end smallexample
850
851 Matching constraints are used in these circumstances.
852 More precisely, the two operands that match must include one input-only
853 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
854 smaller number than the number of the operand that uses it in the
855 constraint.
856
857 @ifset INTERNALS
858 For operands to match in a particular case usually means that they
859 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
860 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
861 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
862 For proper results in such cases, the output template should always
863 use the output-operand's number when printing the operand.
864 @end ifset
865
866 @cindex load address instruction
867 @cindex push address instruction
868 @cindex address constraints
869 @cindex @samp{p} in constraint
870 @item @samp{p}
871 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
872 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
873
874 @findex address_operand
875 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
876 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
877 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
878 reference for which the address would be valid.
879
880 @cindex extensible constraints
881 @cindex @samp{Q}, in constraint
882 @item @samp{Q}, @samp{R}, @samp{S}, @dots{} @samp{U}
883 Letters in the range @samp{Q} through @samp{U} may be defined in a
884 machine-dependent fashion to stand for arbitrary operand types.
885 @ifset INTERNALS
886 The machine description macro @code{EXTRA_CONSTRAINT} is passed the
887 operand as its first argument and the constraint letter as its
888 second operand.
889
890 A typical use for this would be to distinguish certain types of
891 memory references that affect other insn operands.
892
893 Do not define these constraint letters to accept register references
894 (@code{reg}); the reload pass does not expect this and would not handle
895 it properly.
896 @end ifset
897 @end table
898
899 @ifset INTERNALS
900 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
901 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
902 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
903 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
904 done by copying an operand into a register.
905
906 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
907
908 @smallexample
909 (define_insn ""
910   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
911         (plus:SI (match_dup 0)
912                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
913   ""
914   "@dots{}")
915 @end smallexample
916
917 @noindent
918 which has two operands, one of which must appear in two places, and
919
920 @smallexample
921 (define_insn ""
922   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
923         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
924                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
925   ""
926   "@dots{}")
927 @end smallexample
928
929 @noindent
930 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
931 identical.  If we are considering an insn of the form
932
933 @smallexample
934 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
935   (set (reg:SI 3)
936        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
937   @dots{})
938 @end smallexample
939
940 @noindent
941 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
942 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
943 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns.''
944 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
945 is something wrong with it.''  It would direct the reload pass of the
946 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
947 results might look like this:
948
949 @smallexample
950 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
951   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
952   @dots{})
953
954 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
955   (set (reg:SI 3)
956        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
957   @dots{})
958 @end smallexample
959
960 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
961 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
962 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
963 for each possible combination of operand expressions, have at least one
964 alternative which can handle that combination of operands.)  The
965 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
966 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
967 reloading any possible operand so that it will fit.
968
969 @itemize @bullet
970 @item
971 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
972 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
973
974 For example, an operand whose constraints permit everything except
975 registers is safe provided its predicate rejects registers.
976
977 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
978 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
979 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
980 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
981 more selective.
982
983 @item
984 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
985 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
986 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
987 compiler knows how to copy a register into another register of the
988 proper class in order to make an instruction valid.
989
990 @cindex nonoffsettable memory reference
991 @cindex memory reference, nonoffsettable
992 @item
993 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
994 address into a register.  So if the constraint uses the letter
995 @samp{o}, all memory references are taken care of.
996
997 @item
998 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
999 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1000 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1001 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1002
1003 @item
1004 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1005 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1006 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1007 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1008 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1009 objects allowed by the constraint.
1010 @end itemize
1011
1012 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1013 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1014 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1015 how to copy a register temporarily into memory.
1016
1017 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1018 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1019 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1020 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1021 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1022 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1023 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1024 @code{sign_extend}.
1025 @end ifset
1026
1027 @node Multi-Alternative
1028 @subsection Multiple Alternative Constraints
1029 @cindex multiple alternative constraints
1030
1031 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1032 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1033 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1034 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1035 another.
1036
1037 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1038 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1039 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1040 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1041 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1042 @ifset INTERNALS
1043 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1044
1045 @smallexample
1046 (define_insn "iorsi3"
1047   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1048         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1049                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1050   @dots{})
1051 @end smallexample
1052
1053 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1054 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1055 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1056 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1057 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1058 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1059 @end ifset
1060
1061 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1062 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1063 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1064 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1065 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1066 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1067 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1068
1069 @table @code
1070 @cindex @samp{?} in constraint
1071 @cindex question mark
1072 @item ?
1073 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1074 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1075 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1076 in it.
1077
1078 @cindex @samp{!} in constraint
1079 @cindex exclamation point
1080 @item !
1081 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1082 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1083 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1084 @end table
1085
1086 @ifset INTERNALS
1087 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1088 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1089 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1090 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1091 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1092 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1093 @end ifset
1094
1095 @ifset INTERNALS
1096 @node Class Preferences
1097 @subsection Register Class Preferences
1098 @cindex class preference constraints
1099 @cindex register class preference constraints
1100
1101 @cindex voting between constraint alternatives
1102 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1103 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1104 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1105 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1106 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1107 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1108 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1109 favor of a general register.  The machine description says which registers
1110 are considered general.
1111
1112 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1113 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1114 @end ifset
1115
1116 @node Modifiers
1117 @subsection Constraint Modifier Characters
1118 @cindex modifiers in constraints
1119 @cindex constraint modifier characters
1120
1121 @c prevent bad page break with this line
1122 Here are constraint modifier characters.
1123
1124 @table @samp
1125 @cindex @samp{=} in constraint
1126 @item =
1127 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1128 value is discarded and replaced by output data.
1129
1130 @cindex @samp{+} in constraint
1131 @item +
1132 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1133
1134 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1135 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1136 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1137 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1138 are assumed to be input only.
1139
1140 @cindex @samp{&} in constraint
1141 @cindex earlyclobber operand
1142 @item &
1143 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1144 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1145 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1146 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1147 address.
1148
1149 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1150 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1151 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1152 @samp{movdf} insn of the 68000.
1153
1154 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only 
1155 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1156 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1157 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber. 
1158 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM.
1159
1160 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1161
1162 @cindex @samp{%} in constraint
1163 @item %
1164 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1165 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1166 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1167 constraints.
1168 @ifset INTERNALS
1169 This is often used in patterns for addition instructions
1170 that really have only two operands: the result must go in one of the
1171 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1172 instruction is defined:
1173
1174 @smallexample
1175 (define_insn "addhi3"
1176   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1177      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1178               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1179   @dots{})
1180 @end smallexample
1181 @end ifset
1182
1183 @cindex @samp{#} in constraint
1184 @item #
1185 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1186 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1187 register preferences.
1188
1189 @ifset INTERNALS
1190 @cindex @samp{*} in constraint
1191 @item *
1192 Says that the following character should be ignored when choosing
1193 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1194 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1195
1196 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1197 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1198 copying it into an address register.  While either kind of register is
1199 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1200 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1201 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1202 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1203 register preferences.
1204
1205 @smallexample
1206 (define_insn "extendhisi2"
1207   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1208         (sign_extend:SI
1209          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1210   @dots{})
1211 @end smallexample
1212 @end ifset
1213 @end table
1214
1215 @node Machine Constraints
1216 @subsection Constraints for Particular Machines
1217 @cindex machine specific constraints
1218 @cindex constraints, machine specific
1219
1220 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1221 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1222 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1223 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1224 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1225 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1226 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1227 immediate-constant format.
1228
1229 For each machine architecture, the @file{config/@var{machine}.h} file
1230 defines additional constraints.  These constraints are used by the
1231 compiler itself for instruction generation, as well as for @code{asm}
1232 statements; therefore, some of the constraints are not particularly
1233 interesting for @code{asm}.  The constraints are defined through these
1234 macros:
1235
1236 @table @code
1237 @item REG_CLASS_FROM_LETTER
1238 Register class constraints (usually lower case).
1239
1240 @item CONST_OK_FOR_LETTER_P
1241 Immediate constant constraints, for non-floating point constants of
1242 word size or smaller precision (usually upper case).
1243
1244 @item CONST_DOUBLE_OK_FOR_LETTER_P
1245 Immediate constant constraints, for all floating point constants and for
1246 constants of greater than word size precision (usually upper case).
1247
1248 @item EXTRA_CONSTRAINT
1249 Special cases of registers or memory.  This macro is not required, and
1250 is only defined for some machines.
1251 @end table
1252
1253 Inspecting these macro definitions in the compiler source for your
1254 machine is the best way to be certain you have the right constraints.
1255 However, here is a summary of the machine-dependent constraints
1256 available on some particular machines.
1257
1258 @table @emph
1259 @item ARM family---@file{arm.h}
1260 @table @code
1261 @item f
1262 Floating-point register
1263
1264 @item F
1265 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1266 or 10.0
1267
1268 @item G
1269 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1270 were negated
1271
1272 @item I
1273 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1274 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1275 multiple of 2
1276
1277 @item J
1278 Integer in the range -4095 to 4095
1279
1280 @item K
1281 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1282
1283 @item L
1284 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1285
1286 @item M
1287 Integer in the range 0 to 32
1288
1289 @item Q
1290 A memory reference where the exact address is in a single register
1291 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1292
1293 @item R
1294 An item in the constant pool
1295
1296 @item S
1297 A symbol in the text segment of the current file
1298 @end table
1299
1300 @item AMD 29000 family---@file{a29k.h}
1301 @table @code
1302 @item l
1303 Local register 0
1304
1305 @item b
1306 Byte Pointer (@samp{BP}) register
1307
1308 @item q
1309 @samp{Q} register
1310
1311 @item h
1312 Special purpose register
1313
1314 @item A
1315 First accumulator register
1316
1317 @item a
1318 Other accumulator register
1319
1320 @item f
1321 Floating point register
1322
1323 @item I
1324 Constant greater than 0, less than 0x100
1325
1326 @item J
1327 Constant greater than 0, less than 0x10000
1328
1329 @item K
1330 Constant whose high 24 bits are on (1)
1331
1332 @item L
1333 16 bit constant whose high 8 bits are on (1)
1334
1335 @item M
1336 32 bit constant whose high 16 bits are on (1)
1337
1338 @item N
1339 32 bit negative constant that fits in 8 bits
1340
1341 @item O
1342 The constant 0x80000000 or, on the 29050, any 32 bit constant
1343 whose low 16 bits are 0.
1344
1345 @item P
1346 16 bit negative constant that fits in 8 bits
1347
1348 @item G
1349 @itemx H
1350 A floating point constant (in @code{asm} statements, use the machine
1351 independent @samp{E} or @samp{F} instead)
1352 @end table
1353
1354 @item IBM RS6000---@file{rs6000.h}
1355 @table @code
1356 @item b
1357 Address base register
1358
1359 @item f
1360 Floating point register
1361
1362 @item h
1363 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1364
1365 @item q
1366 @samp{MQ} register
1367
1368 @item c
1369 @samp{CTR} register
1370
1371 @item l
1372 @samp{LINK} register
1373
1374 @item x
1375 @samp{CR} register (condition register) number 0
1376
1377 @item y
1378 @samp{CR} register (condition register)
1379
1380 @item z
1381 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1382
1383 @item I
1384 Signed 16 bit constant
1385
1386 @item J
1387 Unsigned 16 bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for 
1388 @code{SImode} constants)
1389
1390 @item K
1391 Unsigned 16 bit constant
1392
1393 @item L
1394 Signed 16 bit constant shifted left 16 bits
1395
1396 @item M
1397 Constant larger than 31
1398
1399 @item N
1400 Exact power of 2
1401
1402 @item O
1403 Zero
1404
1405 @item P
1406 Constant whose negation is a signed 16 bit constant
1407
1408 @item G
1409 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1410 instruction per word
1411
1412 @item Q
1413 Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
1414 for @code{asm} statements)
1415
1416 @item R
1417 AIX TOC entry
1418
1419 @item S
1420 Constant suitable as a 64-bit mask operand
1421
1422 @item T
1423 Constant suitable as a 32-bit mask operand
1424
1425 @item U
1426 System V Release 4 small data area reference
1427 @end table
1428
1429 @item Intel 386---@file{i386.h}
1430 @table @code
1431 @item q
1432 @samp{a}, @code{b}, @code{c}, or @code{d} register
1433
1434 @item A
1435 @samp{a}, or @code{d} register (for 64-bit ints)
1436
1437 @item f
1438 Floating point register
1439
1440 @item t
1441 First (top of stack) floating point register
1442
1443 @item u
1444 Second floating point register
1445
1446 @item a
1447 @samp{a} register
1448
1449 @item b
1450 @samp{b} register
1451
1452 @item c
1453 @samp{c} register
1454
1455 @item d
1456 @samp{d} register
1457
1458 @item D
1459 @samp{di} register
1460
1461 @item S
1462 @samp{si} register
1463
1464 @item I
1465 Constant in range 0 to 31 (for 32 bit shifts)
1466
1467 @item J
1468 Constant in range 0 to 63 (for 64 bit shifts)
1469
1470 @item K
1471 @samp{0xff}
1472
1473 @item L
1474 @samp{0xffff}
1475
1476 @item M
1477 0, 1, 2, or 3 (shifts for @code{lea} instruction)
1478
1479 @item N
1480 Constant in range 0 to 255 (for @code{out} instruction)
1481
1482 @item G
1483 Standard 80387 floating point constant
1484 @end table
1485
1486 @item Intel 960---@file{i960.h}
1487 @table @code
1488 @item f
1489 Floating point register (@code{fp0} to @code{fp3})
1490
1491 @item l
1492 Local register (@code{r0} to @code{r15})
1493
1494 @item b
1495 Global register (@code{g0} to @code{g15})
1496
1497 @item d
1498 Any local or global register
1499
1500 @item I
1501 Integers from 0 to 31
1502
1503 @item J
1504 0
1505
1506 @item K
1507 Integers from -31 to 0
1508
1509 @item G
1510 Floating point 0
1511
1512 @item H
1513 Floating point 1
1514 @end table
1515
1516 @item MIPS---@file{mips.h}
1517 @table @code
1518 @item d
1519 General-purpose integer register
1520
1521 @item f
1522 Floating-point register (if available)
1523
1524 @item h
1525 @samp{Hi} register
1526
1527 @item l
1528 @samp{Lo} register
1529
1530 @item x
1531 @samp{Hi} or @samp{Lo} register
1532
1533 @item y
1534 General-purpose integer register
1535
1536 @item z
1537 Floating-point status register
1538
1539 @item I
1540 Signed 16 bit constant (for arithmetic instructions)
1541
1542 @item J
1543 Zero
1544
1545 @item K
1546 Zero-extended 16-bit constant (for logic instructions)
1547
1548 @item L
1549 Constant with low 16 bits zero (can be loaded with @code{lui})
1550
1551 @item M
1552 32 bit constant which requires two instructions to load (a constant
1553 which is not @samp{I}, @samp{K}, or @samp{L})
1554
1555 @item N
1556 Negative 16 bit constant
1557
1558 @item O
1559 Exact power of two
1560
1561 @item P
1562 Positive 16 bit constant
1563
1564 @item G
1565 Floating point zero
1566
1567 @item Q
1568 Memory reference that can be loaded with more than one instruction
1569 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1570
1571 @item R
1572 Memory reference that can be loaded with one instruction
1573 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1574
1575 @item S
1576 Memory reference in external OSF/rose PIC format
1577 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1578 @end table
1579
1580 @item Motorola 680x0---@file{m68k.h}
1581 @table @code
1582 @item a
1583 Address register
1584
1585 @item d
1586 Data register
1587
1588 @item f
1589 68881 floating-point register, if available
1590
1591 @item x
1592 Sun FPA (floating-point) register, if available
1593
1594 @item y
1595 First 16 Sun FPA registers, if available
1596
1597 @item I
1598 Integer in the range 1 to 8
1599
1600 @item J
1601 16 bit signed number
1602
1603 @item K
1604 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
1605
1606 @item L
1607 Integer in the range -8 to -1
1608
1609 @item M
1610 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
1611
1612 @item G
1613 Floating point constant that is not a 68881 constant
1614
1615 @item H
1616 Floating point constant that can be used by Sun FPA
1617 @end table
1618
1619 @need 1000
1620 @item SPARC---@file{sparc.h}
1621 @table @code
1622 @item f
1623 Floating-point register that can hold 32 or 64 bit values.
1624
1625 @item e
1626 Floating-point register that can hold 64 or 128 bit values.
1627
1628 @item I
1629 Signed 13 bit constant
1630
1631 @item J
1632 Zero
1633
1634 @item K
1635 32 bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
1636 loaded with the @code{sethi} instruction)
1637
1638 @item G
1639 Floating-point zero
1640
1641 @item H
1642 Signed 13 bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
1643
1644 @item Q
1645 Memory reference that can be loaded with one instruction  (@samp{m} is
1646 more appropriate for @code{asm} statements)
1647
1648 @item S
1649 Constant, or memory address
1650
1651 @item T
1652 Memory address aligned to an 8-byte boundary
1653
1654 @item U
1655 Even register
1656 @end table
1657 @end table
1658
1659 @ifset INTERNALS
1660 @node No Constraints
1661 @subsection Not Using Constraints
1662 @cindex no constraints
1663 @cindex not using constraints
1664
1665 Some machines are so clean that operand constraints are not required.  For
1666 example, on the Vax, an operand valid in one context is valid in any other
1667 context.  On such a machine, every operand constraint would be @samp{g},
1668 excepting only operands of ``load address'' instructions which are
1669 written as if they referred to a memory location's contents but actual
1670 refer to its address.  They would have constraint @samp{p}.
1671
1672 @cindex empty constraints
1673 For such machines, instead of writing @samp{g} and @samp{p} for all
1674 the constraints, you can choose to write a description with empty constraints.
1675 Then you write @samp{""} for the constraint in every @code{match_operand}.
1676 Address operands are identified by writing an @code{address} expression
1677 around the @code{match_operand}, not by their constraints.
1678
1679 When the machine description has just empty constraints, certain parts
1680 of compilation are skipped, making the compiler faster.  However,
1681 few machines actually do not need constraints; all machine descriptions
1682 now in existence use constraints.
1683 @end ifset
1684
1685 @ifset INTERNALS
1686 @node Standard Names
1687 @section Standard Pattern Names For Generation
1688 @cindex standard pattern names
1689 @cindex pattern names
1690 @cindex names, pattern
1691
1692 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
1693 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
1694 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
1695 pattern to accomplish a certain task.
1696
1697 @table @asis
1698 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
1699 @item @samp{mov@var{m}}
1700 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lower case.
1701 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
1702 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
1703
1704 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
1705 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
1706 to store the specified value in the part of the register that corresponds
1707 to mode @var{m}.  The effect on the rest of the register is undefined.
1708
1709 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
1710 of these names @emph{must} be defined, because there is no other way
1711 to copy a datum from one place to another.
1712
1713 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
1714 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
1715 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
1716 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
1717 into a register.
1718
1719 @findex force_reg
1720 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
1721 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
1722 registers other than the operands.  For example, if you support the
1723 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
1724 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
1725 function which might generate new pseudo registers.
1726
1727 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
1728 fetching those modes from memory normally requires several insns and
1729 some temporary registers.  Look in @file{spur.md} to see how the
1730 requirement can be satisfied.
1731
1732 @findex change_address
1733 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
1734 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
1735 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
1736 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
1737 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
1738 an address into a valid address and no routine (such as
1739 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
1740 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
1741
1742 @findex reload_in_progress
1743 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
1744 declared if required) can be used to determine whether such special
1745 handling is required.
1746
1747 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
1748 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
1749 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
1750 machines explicit memory references will get optional reloads.
1751
1752 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
1753 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
1754
1755 If there are cases needing
1756 scratch registers after reload, you must define
1757 @code{SECONDARY_INPUT_RELOAD_CLASS} and perhaps also
1758 @code{SECONDARY_OUTPUT_RELOAD_CLASS} to detect them, and provide
1759 patterns @samp{reload_in@var{m}} or @samp{reload_out@var{m}} to handle
1760 them.  @xref{Register Classes}.
1761
1762 @findex no_new_pseudos
1763 The global variable @code{no_new_pseudos} can be used to determine if it
1764 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
1765 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
1766
1767 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
1768 register to any other hard register provided that
1769 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
1770 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
1771
1772 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
1773 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
1774 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
1775 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
1776 point members.
1777
1778 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
1779 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
1780 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
1781 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
1782 floating point registers, then the constraints of the fixed point
1783 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
1784 reload into a floating point register.
1785
1786 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
1787 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
1788 @item @samp{reload_in@var{m}}
1789 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
1790 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
1791 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
1792 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
1793 macro in @pxref{Register Classes}.
1794
1795 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
1796 @item @samp{movstrict@var{m}}
1797 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
1798 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
1799 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
1800 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
1801
1802 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
1803 @item @samp{load_multiple}
1804 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
1805 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
1806 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
1807 number of consecutive registers.
1808
1809 Define this only if the target machine really has such an instruction;
1810 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
1811 registers from memory is to do them one at a time.
1812
1813 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
1814 registers can be stored into memory, such as particular starting or
1815 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
1816 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
1817 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
1818
1819 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
1820 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
1821 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
1822 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
1823 @file{a29k.md} and @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn
1824 pattern.
1825
1826 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
1827 @item @samp{store_multiple}
1828 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
1829 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
1830 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
1831 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
1832
1833 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
1834 @item @samp{add@var{m}3}
1835 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
1836 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
1837 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
1838
1839 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
1840 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
1841 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
1842 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
1843 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
1844 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
1845 @cindex @code{smin@var{m}3} instruction pattern
1846 @cindex @code{smax@var{m}3} instruction pattern
1847 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
1848 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
1849 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
1850 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
1851 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
1852 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
1853 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}, @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
1854 @itemx @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}, @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
1855 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
1856 Similar, for other arithmetic operations.
1857
1858 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
1859 @item @samp{mulhisi3}
1860 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
1861 a @code{SImode} product in operand 0.
1862
1863 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
1864 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
1865 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
1866 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
1867
1868 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
1869 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
1870 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
1871 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
1872 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
1873 multiplication.
1874
1875 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
1876 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
1877 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
1878 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
1879 The least significant half of the product is discarded.
1880
1881 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
1882 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
1883 Similar, but the multiplication is unsigned.
1884
1885 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
1886 @item @samp{divmod@var{m}4}
1887 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
1888 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
1889 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
1890
1891 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
1892 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
1893 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
1894 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
1895 and remainder are computed.
1896
1897 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
1898 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
1899 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
1900 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
1901 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
1902
1903 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
1904 @item @samp{udivmod@var{m}4}
1905 Similar, but does unsigned division.
1906
1907 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
1908 @item @samp{ashl@var{m}3}
1909 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
1910 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
1911 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
1912 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
1913 mode before generating the instruction.
1914
1915 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
1916 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
1917 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
1918 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
1919 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
1920 Other shift and rotate instructions, analogous to the
1921 @code{ashl@var{m}3} instructions.
1922
1923 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
1924 @item @samp{neg@var{m}2}
1925 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
1926
1927 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
1928 @item @samp{abs@var{m}2}
1929 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
1930
1931 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
1932 @item @samp{sqrt@var{m}2}
1933 Store the square root of operand 1 into operand 0.
1934
1935 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
1936 corresponds to the C data type @code{double}.
1937
1938 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
1939 @item @samp{ffs@var{m}2}
1940 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
1941 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
1942 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
1943 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
1944 generating the instruction.
1945
1946 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
1947 corresponds to the C data type @code{int}.
1948
1949 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
1950 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
1951 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
1952
1953 @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
1954 @item @samp{cmp@var{m}}
1955 Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
1956 The RTL pattern should look like this:
1957
1958 @smallexample
1959 (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
1960                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
1961 @end smallexample
1962
1963 @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
1964 @item @samp{tst@var{m}}
1965 Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
1966 The RTL pattern should look like this:
1967
1968 @smallexample
1969 (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
1970 @end smallexample
1971
1972 @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
1973 not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
1974 would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
1975 The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
1976
1977 @cindex @code{movstr@var{m}} instruction pattern
1978 @item @samp{movstr@var{m}}
1979 Block move instruction.  The addresses of the destination and source
1980 strings are the first two operands, and both are in mode @code{Pmode}.
1981
1982 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
1983 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
1984 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
1985 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
1986 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
1987 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
1988 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
1989
1990 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
1991 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
1992 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
1993 it may provide the value 4 for this operand.
1994
1995 Descriptions of multiple @code{movstr@var{m}} patterns can only be
1996 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
1997 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
1998 in @code{movstr@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
1999 individually moved data units in the block.
2000
2001 These patterns need not give special consideration to the possibility
2002 that the source and destination strings might overlap.
2003
2004 @cindex @code{clrstr@var{m}} instruction pattern
2005 @item @samp{clrstr@var{m}}
2006 Block clear instruction.  The addresses of the destination string is the
2007 first operand, in mode @code{Pmode}.  The number of bytes to clear is
2008 the second operand, in mode @var{m}.  See @samp{movstr@var{m}} for
2009 a discussion of the choice of mode.
2010
2011 The third operand is the known alignment of the destination, in the form
2012 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
2013 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
2014 operand.
2015
2016 The use for multiple @code{clrstr@var{m}} is as for @code{movstr@var{m}}.
2017
2018 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
2019 @item @samp{cmpstr@var{m}}
2020 Block compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
2021 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
2022 of @samp{movstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
2023 byte by byte in lexicographic order.  The effect of the instruction is
2024 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
2025 comparison.
2026
2027 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
2028 @item @samp{strlen@var{m}}
2029 Compute the length of a string, with three operands.
2030 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
2031 a @code{mem} referring to the first character of the string,
2032 operand 2 is the character to search for (normally zero),
2033 and operand 3 is a constant describing the known alignment
2034 of the beginning of the string.
2035
2036 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
2037 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
2038 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
2039 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
2040 @var{n}).
2041
2042 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
2043 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
2044 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
2045 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
2046 @var{n}).
2047
2048 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
2049 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
2050 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
2051 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
2052 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
2053 the value of operand 1 is an integer.
2054
2055 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
2056 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
2057 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
2058 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
2059 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
2060 value of operand 1 is an integer.
2061
2062 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
2063 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
2064 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
2065 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
2066 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
2067
2068 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
2069 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
2070 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
2071 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
2072
2073 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
2074 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
2075 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
2076 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
2077
2078 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
2079 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
2080 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2081 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2082 point or both floating point.
2083
2084 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
2085 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
2086 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2087 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2088 point or both floating point.
2089
2090 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
2091 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
2092 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2093 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2094 point.
2095
2096 @cindex @code{extv} instruction pattern
2097 @item @samp{extv}
2098 Extract a bit field from operand 1 (a register or memory operand), where
2099 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
2100 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
2101 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
2102 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
2103 be valid for @code{word_mode}.
2104
2105 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
2106 for operands 2 and 3.
2107
2108 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
2109 before it is stored in operand 0.
2110
2111 @cindex @code{extzv} instruction pattern
2112 @item @samp{extzv}
2113 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
2114
2115 @cindex @code{insv} instruction pattern
2116 @item @samp{insv}
2117 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a bit
2118 field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
2119 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
2120 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
2121 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
2122
2123 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
2124 for operands 1 and 2.
2125
2126 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
2127 @item @samp{mov@var{mode}cc}
2128 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
2129 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
2130 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
2131
2132 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
2133 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
2134 conditionally move an integer value based on the floating point condition
2135 codes and vice versa.
2136
2137 If the machine does not have conditional move instructions, do not
2138 define these patterns.
2139
2140 @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
2141 @item @samp{s@var{cond}}
2142 Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
2143 Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
2144 @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
2145 as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
2146
2147 You specify the mode that the operand must have when you write the
2148 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
2149 which mode you have used and supplies an operand of that mode.
2150
2151 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
2152 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
2153 you should omit it from the machine description.  You describe to the
2154 compiler exactly which value is stored by defining the macro
2155 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
2156 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
2157 should omit those operations from the machine description.
2158
2159 These operations may fail, but should do so only in relatively
2160 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
2161 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
2162
2163 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
2164 that copies the constant one to the target and branches around an
2165 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
2166 the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
2167 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
2168 @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
2169 the machine description.
2170
2171 @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
2172 @item @samp{b@var{cond}}
2173 Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
2174 refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
2175 condition @var{cond}.
2176
2177 Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
2178 instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
2179 case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
2180 simply store the operands away and generate all the required insns in a
2181 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
2182 branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
2183 immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
2184 pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
2185
2186 Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
2187 where the mode used for the comparison depends on the condition being
2188 tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}.
2189
2190 The above discussion also applies to the @samp{mov@var{mode}cc} and
2191 @samp{s@var{cond}} patterns.
2192
2193 @cindex @code{call} instruction pattern
2194 @item @samp{call}
2195 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
2196 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
2197 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
2198 operands.
2199
2200 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
2201 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
2202 to put this information into the assembler code; they can put it in
2203 the RTL instead of operand 1.
2204
2205 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
2206 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
2207 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
2208 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
2209 instruction, the pattern for this operation should be a
2210 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
2211 address into a register and uses that register in the call instruction.
2212
2213 @cindex @code{call_value} instruction pattern
2214 @item @samp{call_value}
2215 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
2216 register in which the value is returned.  There are three more
2217 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
2218 instruction (but with numbers increased by one).
2219
2220 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
2221 insn.
2222
2223 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
2224 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
2225 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
2226 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
2227 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is non-zero.  They should emit a @code{parallel}
2228 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
2229 adjustment made to the frame pointer.
2230
2231 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be non-zero, the use of these
2232 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
2233 can be eliminated, if desired.
2234
2235 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
2236 @item @samp{untyped_call}
2237 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
2238 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
2239 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
2240 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
2241 the saving of a function return value into the result block.
2242
2243 This instruction pattern should be defined to support
2244 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
2245 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
2246 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
2247 multiple registers that can hold a return value (i.e.
2248 @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
2249
2250 @cindex @code{return} instruction pattern
2251 @item @samp{return}
2252 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
2253 defined only if a single instruction can do all the work of returning
2254 from a function.
2255
2256 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
2257 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
2258 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
2259 some class of functions only requires one instruction to implement a
2260 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
2261 to save any registers or allocate stack space.
2262
2263 @findex reload_completed
2264 @findex leaf_function_p
2265 For such machines, the condition specified in this pattern should only
2266 be true when @code{reload_completed} is non-zero and the function's
2267 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
2268 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
2269 a register window push is required.
2270
2271 Machines that have conditional return instructions should define patterns
2272 such as
2273
2274 @smallexample
2275 (define_insn ""
2276   [(set (pc)
2277         (if_then_else (match_operator
2278                          0 "comparison_operator"
2279                          [(cc0) (const_int 0)])
2280                       (return)
2281                       (pc)))]
2282   "@var{condition}"
2283   "@dots{}")
2284 @end smallexample
2285
2286 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
2287 named @samp{return} pattern.
2288
2289 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
2290 @item @samp{untyped_return}
2291 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
2292 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
2293 instructions are needed to return a value of any type.
2294
2295 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
2296 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
2297 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
2298 the restoring of a function return value from the result block.
2299
2300 @cindex @code{nop} instruction pattern
2301 @item @samp{nop}
2302 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
2303 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
2304 RTL pattern.
2305
2306 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
2307 @item @samp{indirect_jump}
2308 An instruction to jump to an address which is operand zero.
2309 This pattern name is mandatory on all machines.
2310
2311 @cindex @code{casesi} instruction pattern
2312 @item @samp{casesi}
2313 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
2314 This instruction takes five operands:
2315
2316 @enumerate
2317 @item
2318 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
2319
2320 @item
2321 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
2322
2323 @item
2324 The total range of indices in the table---the largest index
2325 minus the smallest one (both inclusive).
2326
2327 @item
2328 A label that precedes the table itself.
2329
2330 @item
2331 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
2332 (If the machine-description macro @code{CASE_DROPS_THROUGH} is defined,
2333 then an out-of-bounds index drops through to the code following
2334 the jump table instead of jumping to this label.  In that case,
2335 this label is not actually used by the @samp{casesi} instruction,
2336 but it is always provided as an operand.)
2337 @end enumerate
2338
2339 The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
2340 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
2341 difference between the upper bound and the lower bound.
2342
2343 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
2344 @item @samp{tablejump}
2345 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
2346 capability which can be used to implement a dispatch table when there
2347 is no @samp{casesi} pattern.
2348
2349 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
2350 which should immediately precede the jump table.  If the macro
2351 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
2352 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
2353 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
2354 mode @code{Pmode}.
2355
2356 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
2357 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
2358 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
2359 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
2360
2361 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
2362 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
2363 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
2364 into operand 0.
2365
2366 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
2367 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
2368 and also has mode @code{Pmode}.
2369
2370 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
2371 the address of the function which would be called if the function
2372 pointer were used in an indirect call.
2373
2374 Only define this pattern if function pointers on the target machine
2375 can have different values but still call the same function when
2376 used in an indirect call.
2377
2378 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
2379 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
2380 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
2381 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
2382 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
2383 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
2384 @item @samp{save_stack_block}
2385 @itemx @samp{save_stack_function}
2386 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
2387 @itemx @samp{restore_stack_block}
2388 @itemx @samp{restore_stack_function}
2389 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
2390 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
2391 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
2392 such machines.
2393
2394 Some machines require special handling for stack pointer saves and
2395 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
2396 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
2397 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
2398 saves and restores are:
2399
2400 @enumerate
2401 @item
2402 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
2403 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
2404 restores the stack pointer when the block is exited.
2405
2406 @item
2407 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
2408 similar job for the outermost block of a function and are used when the
2409 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
2410 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
2411 restore sequence on some machines.
2412
2413 @item
2414 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
2415 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
2416 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
2417 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
2418 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
2419 and restoring additional data such as register window information or
2420 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
2421 such required data.
2422 @end enumerate
2423
2424 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
2425 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
2426 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
2427 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
2428 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
2429 for a particular type of save (either because no save is needed or
2430 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
2431 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
2432 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
2433 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
2434
2435 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
2436 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
2437 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
2438
2439 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
2440 @item @samp{allocate_stack}
2441 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
2442 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
2443
2444 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
2445 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
2446 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
2447 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
2448 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
2449 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
2450 stack is free.
2451
2452 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
2453 Some machines require other operations such as stack probes or
2454 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
2455 operations in addition to updating the stack pointer.
2456
2457 @cindex @code{probe} instruction pattern
2458 @item @samp{probe}
2459 Some machines require instructions to be executed after space is
2460 allocated from the stack, for example to generate a reference at
2461 the bottom of the stack.
2462
2463 If you need to emit instructions before the stack has been adjusted,
2464 put them into the @samp{allocate_stack} pattern.  Otherwise, define
2465 this pattern to emit the required instructions.
2466
2467 No operands are provided.
2468
2469 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
2470 @item @samp{check_stack}
2471 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
2472 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
2473 to perform the needed check and signaling an error if the stack
2474 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
2475 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
2476 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
2477 limit from a global or thread-specific variable or register.
2478
2479 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
2480 @item @samp{nonlocal_goto}
2481 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
2482 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
2483 each representing a value to be used in the jump.  The first
2484 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
2485 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
2486 the third is the address of a location where the stack is saved,
2487 and the last is the address of the label, to be placed in the
2488 location for the incoming static chain.
2489
2490 On most machines you need not define this pattern, since GNU CC will
2491 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
2492 and static chain, restore the stack (using the
2493 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
2494 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
2495 not work on your machine.
2496
2497 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
2498 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
2499 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
2500 nonlocal goto after the code already generated by GNU CC.  You will not
2501 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
2502 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
2503 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
2504 goto only ocurrs within a unit-of-translation, so a global table pointer
2505 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
2506 There are no arguments.
2507
2508 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
2509 @item @samp{exception_receiver}
2510 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
2511 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
2512 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
2513 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
2514 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
2515 an exception.  There are no arguments.
2516
2517 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
2518 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
2519 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
2520 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
2521 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
2522 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
2523 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
2524 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
2525 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
2526 the first three are normally used by the generic mechanism.
2527
2528 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
2529 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
2530 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
2531 builtin setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
2532 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
2533 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
2534 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
2535 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
2536 at a small offset from that label.
2537
2538 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
2539 @item @samp{builtin_longjmp}
2540 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
2541 You will not normally need to define this pattern unless you also define
2542 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
2543 @code{jmp_buf}.
2544
2545 @cindex @code{eh_epilogue} instruction pattern
2546 @item @samp{eh_epilogue}
2547 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
2548 and thence @code{__throw} are built.  It is intended to allow communication
2549 between the exception handling machinery and the normal epilogue code
2550 for the target.
2551
2552 The pattern takes three arguments.  The first is the exception context
2553 pointer.  This will have already been copied to the function return
2554 register appropriate for a pointer; normally this can be ignored.  The
2555 second argument is an offset to be added to the stack pointer.  It will 
2556 have been copied to some arbitrary call-clobbered hard reg so that it
2557 will survive until after reload to when the normal epilogue is generated. 
2558 The final argument is the address of the exception handler to which
2559 the function should return.  This will normally need to copied by the
2560 pattern to some special register.
2561
2562 This pattern must be defined if @code{RETURN_ADDR_RTX} does not yield
2563 something that can be reliably and permanently modified, i.e. a fixed
2564 hard register or a stack memory reference.
2565
2566 @cindex @code{prologue} instruction pattern
2567 @item @samp{prologue}
2568 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
2569 entry is resposible for setting up the stack frame, initializing the frame
2570 pointer register, saving callee saved registers, etc.
2571
2572 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
2573 @code{FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
2574
2575 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
2576 instruction scheduling.
2577
2578 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
2579 @item @samp{epilogue}
2580 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function.  The function
2581 exit is resposible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
2582 registers and emitting the return instruction.
2583
2584 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
2585 @code{FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the prologue.
2586
2587 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
2588 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
2589
2590 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
2591 @item @samp{sibcall_epilogue}
2592 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
2593 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
2594 sibling call (aka tail call) sites.
2595
2596 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
2597 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
2598 function.  
2599 @end table
2600
2601 @node Pattern Ordering
2602 @section When the Order of Patterns Matters
2603 @cindex Pattern Ordering
2604 @cindex Ordering of Patterns
2605
2606 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
2607 pattern that appears first in the machine description is the one used.
2608 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
2609 and faster instructions (those that will produce better code when they
2610 do match) should usually go first in the description.
2611
2612 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
2613 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
2614 instruction for converting a fullword to floating point and another
2615 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
2616 an integer to floating point could match either one.  We put the
2617 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
2618 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
2619 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
2620 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
2621 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
2622 constant value.
2623
2624 @node Dependent Patterns
2625 @section Interdependence of Patterns
2626 @cindex Dependent Patterns
2627 @cindex Interdependence of Patterns
2628
2629 Every machine description must have a named pattern for each of the
2630 conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
2631 must always have the form
2632
2633 @example
2634 (set (pc)
2635      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
2636                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
2637                    (pc)))
2638 @end example
2639
2640 @noindent
2641 In addition, every machine description must have an anonymous pattern
2642 for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
2643 look like
2644
2645 @example
2646 (set (pc)
2647      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
2648                    (pc)
2649                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
2650 @end example
2651
2652 @noindent
2653 They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
2654 branches into reverse-conditional branches.
2655
2656 It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
2657 reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
2658 example,
2659
2660 @example
2661 (define_insn ""
2662   [(set (pc)
2663         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
2664                                       [(cc0) (const_int 0)])
2665                       (pc)
2666                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
2667   "@var{condition}"
2668   "@dots{}")
2669 @end example
2670
2671 In some cases machines support instructions identical except for the
2672 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
2673 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
2674 patterns are
2675
2676 @example
2677 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
2678      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
2679
2680 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
2681      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
2682 @end example
2683
2684 @noindent
2685 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
2686 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
2687 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
2688 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
2689 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
2690 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
2691
2692 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
2693 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
2694 compilations.
2695
2696 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
2697 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
2698 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
2699 you should not provide separate patterns for increment and decrement
2700 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
2701 that supports register-register add insns by examining the operands and
2702 generating the appropriate machine instruction.
2703
2704 @node Jump Patterns
2705 @section Defining Jump Instruction Patterns
2706 @cindex jump instruction patterns
2707 @cindex defining jump instruction patterns
2708
2709 For most machines, GNU CC assumes that the machine has a condition code.
2710 A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
2711 signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
2712 insn tests the condition code and branches or not according its value.
2713 The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
2714 common machines, such as the Vax, the 68000 and the 32000, work this
2715 way.
2716
2717 Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
2718 only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
2719 these machines is to treat them just like the others until the final stage
2720 where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
2721 compare instruction, peek ahead at the following branch using
2722 @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
2723 being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
2724 the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
2725 otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
2726 can treat signed and unsigned branches identically.
2727
2728 The reason you can do this is that GNU CC always generates a pair of
2729 consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
2730 set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
2731 until the end.
2732
2733 To go with this technique, you must define the machine-description macro
2734 @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
2735 compare instruction is superfluous.
2736
2737 Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
2738 A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
2739 compare instruction, record its operands in two static variables.  When
2740 outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
2741 output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
2742
2743 It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
2744 In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
2745 will be combined according to these patterns.  But this does not happen
2746 if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
2747 above in addition to any special patterns you define.
2748
2749 In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
2750 code and there may not even be a separate condition code register.  On
2751 these machines, the restriction that the definition and use of the
2752 condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
2753 important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
2754 delay for taken branches unless the condition code register is set three
2755 instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
2756 scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
2757 separate the definition and use of the condition code register.
2758
2759 On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
2760 to represent the condition code.  If there is a specific condition code
2761 register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
2762 comparison result can be placed in any general register, or if there are
2763 multiple condition registers, use a pseudo register.
2764
2765 @findex prev_cc0_setter
2766 @findex next_cc0_user
2767 On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
2768 the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
2769 Sparc, setting the condition code directly from an add or subtract
2770 instruction does not clear the overflow bit the way that a test
2771 instruction does, so a different branch instruction must be used for
2772 some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
2773 and use of the condition code must be adjacent (separated only by
2774 @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
2775 (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
2776 located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
2777 and @code{next_cc0_user}.
2778
2779 However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
2780 those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
2781 compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
2782 we use the machine mode of the condition code register to record
2783 different formats of the condition code register.
2784
2785 Registers used to store the condition code value should have a mode that
2786 is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
2787 additional modes are required (as for the add example mentioned above in
2788 the Sparc), define the macro @code{EXTRA_CC_MODES} to list the
2789 additional modes required (@pxref{Condition Code}).  Also define
2790 @code{SELECT_CC_MODE} to choose a mode given an operand of a compare.
2791
2792 If it is known during RTL generation that a different mode will be
2793 required (for example, if the machine has separate compare instructions
2794 for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
2795 be specified at that time.
2796
2797 If the cases that require different modes would be made by instruction
2798 combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
2799 mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
2800 written using that mode.  To support the case of the add on the Sparc
2801 discussed above, we have the pattern
2802
2803 @smallexample
2804 (define_insn ""
2805   [(set (reg:CC_NOOV 0)
2806         (compare:CC_NOOV
2807           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
2808                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
2809           (const_int 0)))]
2810   ""
2811   "@dots{}")
2812 @end smallexample
2813
2814 The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the Sparc returns @code{CC_NOOVmode}
2815 for comparisons whose argument is a @code{plus}.
2816
2817 @node Insn Canonicalizations
2818 @section Canonicalization of Instructions
2819 @cindex canonicalization of instructions
2820 @cindex insn canonicalization
2821
2822 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
2823 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
2824 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
2825 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
2826 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
2827 number of insn patterns required.
2828
2829 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
2830 are performed:
2831
2832 @itemize @bullet
2833 @item
2834 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
2835 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
2836 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
2837 be supplied.
2838
2839 @cindex @code{neg}, canonicalization of
2840 @cindex @code{not}, canonicalization of
2841 @cindex @code{mult}, canonicalization of
2842 @cindex @code{plus}, canonicalization of
2843 @cindex @code{minus}, canonicalization of
2844 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
2845 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
2846 first operand.
2847
2848 @cindex @code{compare}, canonicalization of
2849 @item
2850 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
2851 on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
2852 machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
2853 a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
2854 cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
2855 matching a constant as the first operand unless the machine actually has
2856 such an instruction.
2857
2858 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
2859 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
2860 above.
2861
2862 @item
2863 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
2864 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
2865
2866 @item
2867 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
2868 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
2869
2870 @cindex @code{ior}, canonicalization of
2871 @cindex @code{and}, canonicalization of
2872 @cindex De Morgan's law
2873 @item
2874 De`Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
2875 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
2876 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
2877
2878 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
2879 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
2880 for that instruction as
2881
2882 @example
2883 (define_insn ""
2884   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
2885         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
2886                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
2887   "@dots{}"
2888   "@dots{}")
2889 @end example
2890
2891 @noindent
2892 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
2893
2894 @example
2895 (define_insn ""
2896   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
2897         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
2898                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
2899   "@dots{}"
2900   "@dots{}")
2901 @end example
2902
2903 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
2904 logically equivalent RTL expressions.
2905
2906 @cindex @code{xor}, canonicalization of
2907 @item
2908 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
2909 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
2910 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.@refill
2911
2912 @item
2913 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
2914 the form
2915
2916 @example
2917 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
2918 @end example
2919
2920 @item
2921 On machines that do not use @code{cc0},
2922 @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
2923 @var{x}.@refill
2924
2925 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
2926 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
2927 @item
2928 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
2929 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
2930 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
2931
2932 @end itemize
2933
2934 @node Peephole Definitions
2935 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
2936 @cindex peephole optimizer definitions
2937 @cindex defining peephole optimizers
2938
2939 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
2940 definitions of machine-specific peephole optimizations.
2941
2942 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
2943 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
2944 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
2945 though the second one does not appear to use a register computed in the
2946 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
2947 opportunities.
2948
2949 @need 1000
2950 A definition looks like this:
2951
2952 @smallexample
2953 (define_peephole
2954   [@var{insn-pattern-1}
2955    @var{insn-pattern-2}
2956    @dots{}]
2957   "@var{condition}"
2958   "@var{template}"
2959   "@var{optional insn-attributes}")
2960 @end smallexample
2961
2962 @noindent
2963 The last string operand may be omitted if you are not using any
2964 machine-specific information in this machine description.  If present,
2965 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
2966
2967 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
2968 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
2969 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
2970 the next, and so on.@refill
2971
2972 Each of the insns matched by a peephole must also match a
2973 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
2974 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
2975 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
2976 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
2977 stages.
2978
2979 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
2980 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
2981 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
2982 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
2983 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
2984 other.
2985
2986 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
2987 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
2988 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
2989 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
2990 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
2991
2992 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
2993 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
2994 previously tested.
2995
2996 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
2997 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
2998 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
2999 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
3000 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
3001 patterns.
3002
3003 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
3004 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
3005 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
3006 the operands.
3007
3008 @findex prev_active_insn
3009 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
3010 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
3011 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
3012 to refer to the last of the insns being matched; use
3013 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
3014
3015 @findex dead_or_set_p
3016 When optimizing computations with intermediate results, you can use
3017 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
3018 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
3019 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
3020 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
3021 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
3022 value (from @code{operands[@var{i}]}).@refill
3023
3024 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
3025 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
3026 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
3027 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
3028 used in matching the original sequence of insns.
3029
3030 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
3031 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
3032 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
3033 as the insn pattern to control how the insn is output.
3034
3035 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
3036 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
3037
3038 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
3039
3040 @smallexample
3041 (define_peephole
3042   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
3043    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
3044         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
3045   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
3046   "*
3047 @{
3048   rtx xoperands[2];
3049   xoperands[1] = gen_rtx (REG, SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
3050 #ifdef MOTOROLA
3051   output_asm_insn (\"move.l %1,(sp)\", xoperands);
3052   output_asm_insn (\"move.l %1,-(sp)\", operands);
3053   return \"fmove.d (sp)+,%0\";
3054 #else
3055   output_asm_insn (\"movel %1,sp@@\", xoperands);
3056   output_asm_insn (\"movel %1,sp@@-\", operands);
3057   return \"fmoved sp@@+,%0\";
3058 #endif
3059 @}
3060 ")
3061 @end smallexample
3062
3063 @need 1000
3064 The effect of this optimization is to change
3065
3066 @smallexample
3067 @group
3068 jbsr _foobar
3069 addql #4,sp
3070 movel d1,sp@@-
3071 movel d0,sp@@-
3072 fmoved sp@@+,fp0
3073 @end group
3074 @end smallexample
3075
3076 @noindent
3077 into
3078
3079 @smallexample
3080 @group
3081 jbsr _foobar
3082 movel d1,sp@@
3083 movel d0,sp@@-
3084 fmoved sp@@+,fp0
3085 @end group
3086 @end smallexample
3087
3088 @ignore
3089 @findex CC_REVERSED
3090 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
3091 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
3092 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
3093 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
3094 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
3095 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
3096 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
3097 and in this C code check the condition code status flags and change the
3098 assembler code as appropriate.
3099 @end ignore
3100
3101 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
3102 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
3103 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
3104 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
3105 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
3106 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
3107 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
3108 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
3109 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
3110
3111 @smallexample
3112 (define_insn "divmodsi4"
3113   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
3114         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
3115                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
3116    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
3117         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
3118   "TARGET_68020"
3119   "divsl%.l %2,%3:%0")
3120 @end smallexample
3121
3122 @noindent
3123 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
3124
3125 @smallexample
3126 (define_peephole
3127   [@dots{}
3128    (parallel
3129     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
3130           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
3131                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
3132      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
3133           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
3134    @dots{}]
3135   @dots{})
3136 @end smallexample
3137
3138 @node Expander Definitions
3139 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
3140 @cindex expander definitions
3141 @cindex code generation RTL sequences
3142 @cindex defining RTL sequences for code generation
3143
3144 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
3145 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
3146 represent them.  For these target machines, you can write a
3147 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL.
3148
3149 @findex define_expand
3150 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
3151 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
3152 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
3153
3154 A @code{define_expand} RTX has four operands:
3155
3156 @itemize @bullet
3157 @item
3158 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
3159 use for it is to refer to it by name.
3160
3161 @findex define_peephole
3162 @item
3163 The RTL template.  This is just like the RTL template for a
3164 @code{define_peephole} in that it is a vector of RTL expressions
3165 each being one insn.
3166
3167 @item
3168 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
3169 used to express how the availability of this pattern depends on
3170 subclasses of target machine, selected by command-line options when GNU
3171 CC is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
3172 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
3173 depend on the data in the insn being matched, but only the
3174 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
3175 during initialization in order to learn exactly which named instructions
3176 are available in a particular run.
3177
3178 @item
3179 The preparation statements, a string containing zero or more C
3180 statements which are to be executed before RTL code is generated from
3181 the RTL template.
3182
3183 Usually these statements prepare temporary registers for use as
3184 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
3185 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
3186 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
3187 @end itemize
3188
3189 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
3190 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
3191 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
3192 it.
3193
3194 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
3195 also describes the operands that need to be specified when this pattern
3196 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
3197
3198 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
3199 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
3200 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
3201 predicate into the tables that record such things.  GNU CC uses the
3202 information to preload the operand into a register if that is required for
3203 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
3204 references should use @code{match_dup}.
3205
3206 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
3207 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
3208 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
3209 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
3210 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
3211 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
3212 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
3213 compute the values and store them into the appropriate elements of
3214 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
3215
3216 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
3217 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
3218 as a statement.
3219
3220 @table @code
3221
3222 @findex DONE
3223 @item DONE
3224 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
3225 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
3226 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
3227 preparation statements; the RTL template will not be generated.
3228
3229 @findex FAIL
3230 @item FAIL
3231 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
3232 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
3233 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
3234
3235 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
3236 shifting, etc.) and bitfield (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
3237 operations.
3238 @end table
3239
3240 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
3241
3242 @smallexample
3243 @group
3244 (define_expand "ashlsi3"
3245   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3246         (ashift:SI
3247 @end group
3248 @group
3249           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
3250           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
3251   ""
3252   "
3253 @end group
3254 @end smallexample
3255
3256 @smallexample
3257 @group
3258 @{
3259   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
3260       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
3261     FAIL;
3262 @}")
3263 @end group
3264 @end smallexample
3265
3266 @noindent
3267 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
3268 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
3269 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
3270 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
3271 library call).
3272
3273 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
3274 patterns with names, then it would be possible to use a
3275 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
3276 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
3277
3278 @smallexample
3279 (define_expand "zero_extendhisi2"
3280   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
3281         (const_int 0))
3282    (set (strict_low_part
3283           (subreg:HI
3284             (match_dup 0)
3285             0))
3286         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
3287   ""
3288   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
3289 @end smallexample
3290
3291 @noindent
3292 @findex make_safe_from
3293 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
3294 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
3295 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
3296 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
3297 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
3298 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
3299 by emitting another RTL insn.
3300
3301 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
3302 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
3303 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
3304 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
3305 on this machine.  So it must be copied into a register with
3306 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
3307
3308 @smallexample
3309 (define_expand "zero_extendhisi2"
3310   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3311         (and:SI (subreg:SI
3312                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
3313                   0)
3314                 (match_dup 2)))]
3315   ""
3316   "operands[2]
3317      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
3318 @end smallexample
3319
3320 @strong{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
3321 standard binary or unary arithmetic operation or a bitfield operation,
3322 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
3323 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
3324 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
3325 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
3326 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
3327 in the compiler.@refill
3328
3329 @node Insn Splitting
3330 @section Defining How to Split Instructions
3331 @cindex insn splitting
3332 @cindex instruction splitting
3333 @cindex splitting instructions
3334
3335 There are two cases where you should specify how to split a pattern into
3336 multiple insns.  On machines that have instructions requiring delay
3337 slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose output is
3338 not available for multiple cycles (@pxref{Function Units}), the compiler
3339 phases that optimize these cases need to be able to move insns into
3340 one-instruction delay slots.  However, some insns may generate more than one
3341 machine instruction.  These insns cannot be placed into a delay slot.
3342
3343 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
3344 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
3345 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
3346 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
3347 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
3348 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
3349 scheduling.
3350
3351 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
3352 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
3353 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
3354 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
3355 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
3356 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
3357 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
3358 split the addition into two insns is machine-dependent.
3359
3360 @cindex define_split
3361 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
3362 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
3363
3364 @smallexample
3365 (define_split
3366   [@var{insn-pattern}]
3367   "@var{condition}"
3368   [@var{new-insn-pattern-1}
3369    @var{new-insn-pattern-2}
3370    @dots{}]
3371   "@var{preparation statements}")
3372 @end smallexample
3373
3374 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
3375 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
3376 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
3377 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
3378 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
3379 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
3380
3381 The @var{preparation statements} are similar to those statements that
3382 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3383 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
3384 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
3385 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
3386 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
3387 must not allocate any space in the stack frame.
3388
3389 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
3390 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
3391 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
3392 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
3393 @code{reload_completed} is non-zero, is known to satisfy the constraints
3394 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
3395 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
3396 @code{reload_completed} is non-zero, must also satisfy the constraints
3397 of those definitions.
3398
3399 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
3400 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
3401 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
3402
3403 @smallexample
3404 (define_split
3405   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
3406         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
3407   ""
3408   [(set (match_dup 0)
3409         (ashift:SI (match_dup 1)
3410                    (const_int 16)))
3411    (set (match_dup 0)
3412         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
3413                      (const_int 16)))]
3414   "
3415 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
3416 @end smallexample
3417
3418 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
3419 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
3420 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
3421 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
3422 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
3423 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
3424 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
3425 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
3426 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
3427 @code{define_split} that will never produce insns that match).
3428
3429 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
3430 @file{rs6000.md}:
3431
3432 @smallexample
3433 (define_split
3434   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
3435         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
3436                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
3437   ""
3438   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
3439    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
3440 "
3441 @{
3442   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
3443   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
3444
3445   if (low & 0x8000)
3446     high++, low |= 0xffff0000;
3447
3448   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
3449   operands[4] = GEN_INT (low);
3450 @}")
3451 @end smallexample
3452
3453 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
3454 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
3455 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
3456 can be substituted into the address of a subsequent operation.
3457
3458 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
3459 an equality comparison of a register and a large constant:
3460
3461 @smallexample
3462 (define_split
3463   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
3464         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
3465                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
3466    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
3467   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
3468    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
3469        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
3470   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
3471    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
3472   "
3473 @{
3474   /* Get the constant we are comparing against, C, and see what it
3475      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
3476      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.  */
3477
3478   int c = INTVAL (operands[2]);
3479   int sextc = (c << 16) >> 16;
3480   int xorv = c ^ sextc;
3481
3482   operands[4] = GEN_INT (xorv);
3483   operands[5] = GEN_INT (sextc);
3484 @}")
3485 @end smallexample
3486
3487 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
3488 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
3489 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
3490 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
3491 are not valid.
3492
3493 @node Insn Attributes
3494 @section Instruction Attributes
3495 @cindex insn attributes
3496 @cindex instruction attributes
3497
3498 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
3499 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
3500 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
3501 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
3502 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
3503 to track the condition codes.
3504
3505 @menu
3506 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
3507 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
3508 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
3509 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
3510 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
3511 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
3512 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
3513 * Function Units::      Specifying information for insn scheduling.
3514 @end menu
3515
3516 @node Defining Attributes
3517 @subsection Defining Attributes and their Values
3518 @cindex defining attributes and their values
3519 @cindex attributes, defining
3520
3521 @findex define_attr
3522 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
3523 by the target machine.  It looks like:
3524
3525 @smallexample
3526 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
3527 @end smallexample
3528
3529 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
3530
3531 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
3532 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
3533 indicate that the attribute takes numeric values.
3534
3535 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
3536 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
3537 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
3538 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
3539 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
3540
3541 @findex insn-attr.h
3542 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
3543 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
3544 specified for an attribute, the following are defined:
3545
3546 @itemize @bullet
3547 @item
3548 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
3549
3550 @item
3551 An enumeral class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
3552 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
3553 the attribute name and value are first converted to upper case.
3554
3555 @item
3556 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
3557 returns the attribute value for that insn.
3558 @end itemize
3559
3560 For example, if the following is present in the @file{md} file:
3561
3562 @smallexample
3563 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
3564 @end smallexample
3565
3566 @noindent
3567 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
3568
3569 @smallexample
3570 #define HAVE_ATTR_type
3571 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
3572                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
3573 extern enum attr_type get_attr_type ();
3574 @end smallexample
3575
3576 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
3577 defined and the function to obtain the attribute's value will return
3578 @code{int}.
3579
3580 @node Expressions
3581 @subsection Attribute Expressions
3582 @cindex attribute expressions
3583
3584 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
3585 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
3586 Attribute value expressions must have one of the following forms:
3587
3588 @table @code
3589 @cindex @code{const_int} and attributes
3590 @item (const_int @var{i})
3591 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
3592 must be non-negative.
3593
3594 The value of a numeric attribute can be specified either with a
3595 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
3596 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
3597 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
3598 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
3599
3600 @cindex @code{const_string} and attributes
3601 @item (const_string @var{value})
3602 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
3603 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
3604 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
3605 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
3606 of a @code{define_attr}.@refill
3607
3608 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
3609 must be a string containing a non-negative integer (normally
3610 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
3611 contain one of the valid values for the attribute.
3612
3613 @cindex @code{if_then_else} and attributes
3614 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
3615 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
3616 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
3617 otherwise it is @var{false-value}.
3618
3619 @cindex @code{cond} and attributes
3620 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
3621 The first operand of this expression is a vector containing an even
3622 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
3623 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
3624 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
3625 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
3626 expression is that of the @var{default} expression.
3627 @end table
3628
3629 @var{test} expressions can have one of the following forms:
3630
3631 @table @code
3632 @cindex @code{const_int} and attribute tests
3633 @item (const_int @var{i})
3634 This test is true if @var{i} is non-zero and false otherwise.
3635
3636 @cindex @code{not} and attributes
3637 @cindex @code{ior} and attributes
3638 @cindex @code{and} and attributes
3639 @item (not @var{test})
3640 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
3641 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
3642 These tests are true if the indicated logical function is true.
3643
3644 @cindex @code{match_operand} and attributes
3645 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
3646 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
3647 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
3648 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
3649 @var{pred} returns a non-zero value when passed operand @var{n} and mode
3650 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
3651 string).
3652
3653 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
3654
3655 @cindex @code{le} and attributes
3656 @cindex @code{leu} and attributes
3657 @cindex @code{lt} and attributes
3658 @cindex @code{gt} and attributes
3659 @cindex @code{gtu} and attributes
3660 @cindex @code{ge} and attributes
3661 @cindex @code{geu} and attributes
3662 @cindex @code{ne} and attributes
3663 @cindex @code{eq} and attributes
3664 @cindex @code{plus} and attributes
3665 @cindex @code{minus} and attributes
3666 @cindex @code{mult} and attributes
3667 @cindex @code{div} and attributes
3668 @cindex @code{mod} and attributes
3669 @cindex @code{abs} and attributes
3670 @cindex @code{neg} and attributes
3671 @cindex @code{ashift} and attributes
3672 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
3673 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
3674 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
3675 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
3676 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
3677 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
3678 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
3679 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
3680 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
3681 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
3682 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
3683 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
3684 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
3685 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
3686 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
3687 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
3688 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.@refill
3689
3690 @findex get_attr
3691 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
3692 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
3693 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
3694 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
3695 variable.@refill
3696
3697 @findex eq_attr
3698 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
3699 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
3700
3701 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
3702 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
3703 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
3704 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
3705 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
3706 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
3707 @emph{not} in the specified list.
3708
3709 For example,
3710
3711 @smallexample
3712 (eq_attr "type" "load,store")
3713 @end smallexample
3714
3715 @noindent
3716 is equivalent to
3717
3718 @smallexample
3719 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
3720 @end smallexample
3721
3722 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
3723 value of the compiler variable @code{which_alternative}
3724 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
3725 example,@refill
3726
3727 @smallexample
3728 (eq_attr "alternative" "2,3")
3729 @end smallexample
3730
3731 @noindent
3732 is equivalent to
3733
3734 @smallexample
3735 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
3736      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
3737 @end smallexample
3738
3739 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
3740 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
3741 a particular pattern.  This is by far the most common case.@refill
3742
3743 @findex attr_flag
3744 @item (attr_flag @var{name})
3745 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
3746 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
3747 scheduled.
3748
3749 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
3750 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
3751 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
3752 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
3753 if a conditional branch is expected to be taken.
3754
3755 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
3756 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
3757
3758 This example describes a conditional branch delay slot which
3759 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
3760 for backward branches which are not taken (annul-false).
3761
3762 @smallexample
3763 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
3764   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
3765    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
3766         (attr_flag "forward"))
3767    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
3768         (attr_flag "backward"))])
3769 @end smallexample
3770
3771 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
3772 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
3773
3774 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
3775 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
3776 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
3777 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
3778
3779 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
3780 meaning to other passes of the compiler.
3781
3782 @findex attr
3783 @item (attr @var{name})
3784 The value of another attribute is returned.  This is most useful
3785 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
3786 produce more efficient code for non-numeric attributes.
3787 @end table
3788
3789 @node Tagging Insns
3790 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
3791 @cindex tagging insns
3792 @cindex assigning attribute values to insns
3793
3794 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
3795 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
3796 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
3797 have an optional last argument to specify the values of attributes for
3798 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
3799 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
3800 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
3801 permits the specification of the values for only one or two attributes
3802 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
3803 next section.@refill
3804
3805 The optional last argument of @code{define_insn} and
3806 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
3807 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
3808 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
3809 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
3810 second operand of the @code{set} is an attribute expression
3811 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.@refill
3812
3813 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
3814 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
3815 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
3816 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
3817 each alternative.
3818
3819 @findex set_attr
3820 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
3821 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
3822 specifying a string giving either a single attribute value or a list
3823 of attribute values, one for each alternative.
3824
3825 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
3826 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
3827
3828 @table @code
3829 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
3830 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
3831 or a string containing a comma-separated list giving the values for
3832 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
3833 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
3834
3835 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
3836 which case the attribute will assume its default value for insns matching
3837 that alternative.
3838
3839 @findex set_attr_alternative
3840 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
3841 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
3842 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
3843 tests on the @samp{alternative} attribute.
3844
3845 @findex attr
3846 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
3847 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
3848 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
3849 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
3850 @end table
3851
3852 The following shows three different ways of representing the same
3853 attribute value specification:
3854
3855 @smallexample
3856 (set_attr "type" "load,store,arith")
3857
3858 (set_attr_alternative "type"
3859                       [(const_string "load") (const_string "store")
3860                        (const_string "arith")])
3861
3862 (set (attr "type")
3863      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
3864             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
3865            (const_string "arith")))
3866 @end smallexample
3867
3868 @need 1000
3869 @findex define_asm_attributes
3870 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
3871 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
3872 statement.  It has the form:
3873
3874 @smallexample
3875 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
3876 @end smallexample
3877
3878 @noindent
3879 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
3880 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
3881
3882 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
3883 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
3884
3885 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
3886 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
3887 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
3888 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
3889 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
3890 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
3891 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
3892 of a single machine instruction.
3893
3894 @node Attr Example
3895 @subsection Example of Attribute Specifications
3896 @cindex attribute specifications example
3897 @cindex attribute specifications
3898
3899 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
3900 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
3901 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
3902 value.  This attribute is normally used only to define the default value
3903 for other attributes.  An example will clarify this usage.
3904
3905 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
3906 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
3907 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
3908 operations, floating point operations, and branches.
3909
3910 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
3911 the condition code and will limit ourselves to the following possible
3912 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
3913 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
3914 changed if the item previously set into the condition code has been
3915 modified.
3916
3917 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
3918
3919 @smallexample
3920 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
3921
3922 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
3923              (cond [(eq_attr "type" "load")
3924                         (const_string "change0")
3925                     (eq_attr "type" "store,branch")
3926                         (const_string "unchanged")
3927                     (eq_attr "type" "arith")
3928                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
3929                                       (const_string "set")
3930                                       (const_string "clobber"))]
3931                    (const_string "clobber")))
3932
3933 (define_insn ""
3934   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
3935         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
3936   ""
3937   "@@
3938    move %0,%1
3939    load %0,%1
3940    store %0,%1"
3941   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
3942 @end smallexample
3943
3944 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
3945 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
3946 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
3947 full-word result.
3948
3949 @node Insn Lengths
3950 @subsection Computing the Length of an Insn
3951 @cindex insn lengths, computing
3952 @cindex computing the length of an insn
3953
3954 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
3955 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
3956 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
3957 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @samp{length}
3958 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
3959 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
3960
3961 In the case of the @samp{length} attribute, two additional forms of
3962 arithmetic terms are allowed in test expressions:
3963
3964 @table @code
3965 @cindex @code{match_dup} and attributes
3966 @item (match_dup @var{n})
3967 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
3968 must be a @code{label_ref}.
3969
3970 @cindex @code{pc} and attributes
3971 @item (pc)
3972 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
3973 been more consistent with other usage to make this the address of the
3974 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
3975 current insn is to be computed.
3976 @end table
3977
3978 @cindex @code{addr_vec}, length of
3979 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
3980 For normal insns, the length will be determined by value of the
3981 @samp{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
3982 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
3983 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
3984
3985 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
3986
3987 The following macros can be used to refine the length computation:
3988
3989 @table @code
3990 @findex FIRST_INSN_ADDRESS
3991 @item FIRST_INSN_ADDRESS
3992 When the @code{length} insn attribute is used, this macro specifies the
3993 value to be assigned to the address of the first insn in a function.  If
3994 not specified, 0 is used.
3995
3996 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
3997 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
3998 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
3999 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
4000 that contains the initially computed length of the insn and should be
4001 updated with the correct length of the insn.
4002
4003 This macro will normally not be required.  A case in which it is
4004 required is the ROMP.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
4005 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
4006 may be required.
4007 @end table
4008
4009 @findex get_attr_length
4010 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
4011 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
4012 determine the form of the branch instruction to be written, as the
4013 example below illustrates.
4014
4015 As an example of the specification of variable-length branches, consider
4016 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
4017 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
4018 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
4019 sequence to load the address from memory and then branch to it.
4020
4021 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
4022 as follows:
4023
4024 @smallexample
4025 (define_insn "jump"
4026   [(set (pc)
4027         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
4028   ""
4029   "*
4030 @{
4031    return (get_attr_length (insn) == 4
4032            ? \"b %l0\" : \"l r15,=a(%l0); br r15\");
4033 @}"
4034   [(set (attr "length") (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
4035                                       (const_int 4)
4036                                       (const_int 6)))])
4037 @end smallexample
4038
4039 @node Constant Attributes
4040 @subsection Constant Attributes
4041 @cindex constant attributes
4042
4043 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
4044 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
4045 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
4046 used to specify which variety of processor is used.  For example,
4047
4048 @smallexample
4049 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
4050  (const
4051   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
4052          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
4053         (const_string "m88000"))))
4054
4055 (define_attr "memory" "fast,slow"
4056  (const
4057   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
4058                 (const_string "fast")
4059                 (const_string "slow"))))
4060 @end smallexample
4061
4062 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
4063 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
4064 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
4065 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
4066 forms involving insn attributes.
4067
4068 @node Delay Slots
4069 @subsection Delay Slot Scheduling
4070 @cindex delay slots, defining
4071
4072 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
4073 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
4074 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
4075 after the instruction are executed as if they were located before it.
4076 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
4077 the following instruction before the branch or call is performed.
4078
4079 On some machines, conditional branch instructions can optionally
4080 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
4081 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
4082 instructions that annul if the branch is true and instructions that
4083 annul if the branch is false are supported.
4084
4085 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
4086 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
4087 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
4088 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
4089 instruction scheduling.
4090
4091 @findex define_delay
4092 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
4093 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
4094
4095 @smallexample
4096 (define_delay @var{test}
4097               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
4098                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
4099                @dots{}])
4100 @end smallexample
4101
4102 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
4103 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
4104 required delay slots is determined by the length of the vector specified
4105 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
4106 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
4107 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
4108 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
4109 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
4110 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.@refill
4111
4112 For example, in the common case where branch and call insns require
4113 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
4114 call, the following would be placed in the @file{md} file:
4115
4116 @smallexample
4117 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
4118               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
4119 @end smallexample
4120
4121 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
4122 case, each such expression specifies different delay slot requirements
4123 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
4124 expressions are both true.
4125
4126 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
4127 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
4128 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
4129 branch is true, we might represent this as follows:
4130
4131 @smallexample
4132 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
4133    [(eq_attr "type" "!branch,call")
4134     (eq_attr "type" "!branch,call")
4135     (nil)])
4136
4137 (define_delay (eq_attr "type" "call")
4138               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
4139                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
4140 @end smallexample
4141 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
4142
4143 @node Function Units
4144 @subsection Specifying Function Units
4145 @cindex function units, for scheduling
4146
4147 On most RISC machines, there are instructions whose results are not
4148 available for a specific number of cycles.  Common cases are instructions
4149 that load data from memory.  On many machines, a pipeline stall will result
4150 if the data is referenced too soon after the load instruction.
4151
4152 In addition, many newer microprocessors have multiple function units, usually
4153 one for integer and one for floating point, and often will incur pipeline
4154 stalls when a result that is needed is not yet ready.
4155
4156 The descriptions in this section allow the specification of how much
4157 time must elapse between the execution of an instruction and the time
4158 when its result is used.  It also allows specification of when the
4159 execution of an instruction will delay execution of similar instructions
4160 due to function unit conflicts.
4161
4162 For the purposes of the specifications in this section, a machine is
4163 divided into @dfn{function units}, each of which execute a specific
4164 class of instructions in first-in-first-out order.  Function units that
4165 accept one instruction each cycle and allow a result to be used in the
4166 succeeding instruction (usually via forwarding) need not be specified.
4167 Classic RISC microprocessors will normally have a single function unit,
4168 which we can call @samp{memory}.  The newer ``superscalar'' processors
4169 will often have function units for floating point operations, usually at
4170 least a floating point adder and multiplier.
4171
4172 @findex define_function_unit
4173 Each usage of a function units by a class of insns is specified with a
4174 @code{define_function_unit} expression, which looks like this:
4175
4176 @smallexample
4177 (define_function_unit @var{name} @var{multiplicity} @var{simultaneity}
4178                       @var{test} @var{ready-delay} @var{issue-delay}
4179                      [@var{conflict-list}])
4180 @end smallexample
4181
4182 @var{name} is a string giving the name of the function unit.
4183
4184 @var{multiplicity} is an integer specifying the number of identical
4185 units in the processor.  If more than one unit is specified, they will
4186 be scheduled independently.  Only truly independent units should be
4187 counted; a pipelined unit should be specified as a single unit.  (The
4188 only common example of a machine that has multiple function units for a
4189 single instruction class that are truly independent and not pipelined
4190 are the two multiply and two increment units of the CDC 6600.)
4191
4192 @var{simultaneity} specifies the maximum number of insns that can be
4193 executing in each instance of the function unit simultaneously or zero
4194 if the unit is pipelined and has no limit.
4195
4196 All @code{define_function_unit} definitions referring to function unit
4197 @var{name} must have the same name and values for @var{multiplicity} and
4198 @var{simultaneity}.
4199
4200 @var{test} is an attribute test that selects the insns we are describing
4201 in this definition.  Note that an insn may use more than one function
4202 unit and a function unit may be specified in more than one
4203 @code{define_function_unit}.
4204
4205 @var{ready-delay} is an integer that specifies the number of cycles
4206 after which the result of the instruction can be used without
4207 introducing any stalls.
4208
4209 @var{issue-delay} is an integer that specifies the number of cycles
4210 after the instruction matching the @var{test} expression begins using
4211 this unit until a subsequent instruction can begin.  A cost of @var{N}
4212 indicates an @var{N-1} cycle delay.  A subsequent instruction may also
4213 be delayed if an earlier instruction has a longer @var{ready-delay}
4214 value.  This blocking effect is computed using the @var{simultaneity},
4215 @var{ready-delay}, @var{issue-delay}, and @var{conflict-list} terms.
4216 For a normal non-pipelined function unit, @var{simultaneity} is one, the
4217 unit is taken to block for the @var{ready-delay} cycles of the executing
4218 insn, and smaller values of @var{issue-delay} are ignored.
4219
4220 @var{conflict-list} is an optional list giving detailed conflict costs
4221 for this unit.  If specified, it is a list of condition test expressions
4222 to be applied to insns chosen to execute in @var{name} following the
4223 particular insn matching @var{test} that is already executing in
4224 @var{name}.  For each insn in the list, @var{issue-delay} specifies the
4225 conflict cost; for insns not in the list, the cost is zero.  If not
4226 specified, @var{conflict-list} defaults to all instructions that use the
4227 function unit.
4228
4229 Typical uses of this vector are where a floating point function unit can
4230 pipeline either single- or double-precision operations, but not both, or
4231 where a memory unit can pipeline loads, but not stores, etc.
4232
4233 As an example, consider a classic RISC machine where the result of a
4234 load instruction is not available for two cycles (a single ``delay''
4235 instruction is required) and where only one load instruction can be executed
4236 simultaneously.  This would be specified as:
4237
4238 @smallexample
4239 (define_function_unit "memory" 1 1 (eq_attr "type" "load") 2 0)
4240 @end smallexample
4241
4242 For the case of a floating point function unit that can pipeline either
4243 single or double precision, but not both, the following could be specified:
4244
4245 @smallexample
4246 (define_function_unit
4247    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "sp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "dp_fp")])
4248 (define_function_unit
4249    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "dp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "sp_fp")])
4250 @end smallexample
4251
4252 @strong{Note:} The scheduler attempts to avoid function unit conflicts
4253 and uses all the specifications in the @code{define_function_unit}
4254 expression.  It has recently come to our attention that these
4255 specifications may not allow modeling of some of the newer
4256 ``superscalar'' processors that have insns using multiple pipelined
4257 units.  These insns will cause a potential conflict for the second unit
4258 used during their execution and there is no way of representing that
4259 conflict.  We welcome any examples of how function unit conflicts work
4260 in such processors and suggestions for their representation.
4261 @end ifset