OSDN Git Service

* doc/md.texi (Standard Pattern Names): Document blockage pattern.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / md.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001,
2 @c 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @ifset INTERNALS
7 @node Machine Desc
8 @chapter Machine Descriptions
9 @cindex machine descriptions
10
11 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
12 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13
14 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
15 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
16 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
17 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
18 is inside a quoted string.
19
20 See the next chapter for information on the C header file.
21
22 @menu
23 * Overview::            How the machine description is used.
24 * Patterns::            How to write instruction patterns.
25 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
26 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
27 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
28                           from such an insn.
29 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
30                           the assembler code.
31 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
32                           for an insn.
33 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
34 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
35 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
36 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
37 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
38 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
39 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
40 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
41                           for a standard operation.
42 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
43 * Including Patterns::      Including Patterns in Machine Descriptions.
44 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
45 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
46 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
47                            predication.
48 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
49                         md file.
50 * Macros::              Using macros to generate patterns from a template.
51 @end menu
52
53 @node Overview
54 @section Overview of How the Machine Description is Used
55
56 There are three main conversions that happen in the compiler:
57
58 @enumerate
59
60 @item
61 The front end reads the source code and builds a parse tree.
62
63 @item
64 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
65 instruction patterns.
66
67 @item
68 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
69 code.
70
71 @end enumerate
72
73 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
74 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
75 choose the pattern with the right name and apply the operands according
76 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
77 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
78 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
79 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
80 named pattern it needs, it will abort.
81
82 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
83 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
84 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
85 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
86 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
87 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
88 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
89 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
90
91 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
92 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
93 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
94 example.
95
96 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
97 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
98 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
99 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
100
101 @node Patterns
102 @section Everything about Instruction Patterns
103 @cindex patterns
104 @cindex instruction patterns
105
106 @findex define_insn
107 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
108 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
109 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
110 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
111
112 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
113
114 @enumerate
115 @item
116 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
117 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
118 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
119 the instruction patterns with those names, if the names are defined
120 in the machine description.
121
122 The absence of a name is indicated by writing an empty string
123 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
124 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
125 to be combined later on.
126
127 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
128 effect; they are equivalent to no name at all.
129
130 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
131 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
132 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
133 to having a nameless pattern for all other purposes.
134
135 @item
136 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
137 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
138 incomplete because it may contain @code{match_operand},
139 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
140 operands of the instruction.
141
142 If the vector has only one element, that element is the template for the
143 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
144 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
145 elements described.
146
147 @item
148 @cindex pattern conditions
149 @cindex conditions, in patterns
150 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
151 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
152
153 @cindex named patterns and conditions
154 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
155 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
156 flags.  The compiler needs to test these conditions during
157 initialization in order to learn exactly which named instructions are
158 available in a particular run.
159
160 @findex operands
161 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
162 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
163 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
164 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
165 can't be used to control register allocation, for example by excluding
166 certain hard registers or hard register combinations.
167
168 @item
169 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
170 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
171 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
172
173 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
174 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
175
176 @item
177 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
178 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
179 @end enumerate
180
181 @node Example
182 @section Example of @code{define_insn}
183 @cindex @code{define_insn} example
184
185 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
186
187 @smallexample
188 (define_insn "tstsi"
189   [(set (cc0)
190         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
191   ""
192   "*
193 @{
194   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
195     return \"tstl %0\";
196   return \"cmpl #0,%0\";
197 @}")
198 @end smallexample
199
200 @noindent
201 This can also be written using braced strings:
202
203 @smallexample
204 (define_insn "tstsi"
205   [(set (cc0)
206         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
207   ""
208 @{
209   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
210     return "tstl %0";
211   return "cmpl #0,%0";
212 @})
213 @end smallexample
214
215 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
216 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
217 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
218 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
219 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
220 can be constructed using this pattern.
221
222 The output control string is a piece of C code which chooses which
223 output template to return based on the kind of operand and the specific
224 type of CPU for which code is being generated.
225
226 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
227
228 @node RTL Template
229 @section RTL Template
230 @cindex RTL insn template
231 @cindex generating insns
232 @cindex insns, generating
233 @cindex recognizing insns
234 @cindex insns, recognizing
235
236 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
237 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
238 says how to construct an insn from specified operands.
239
240 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
241 template.  Matching involves determining the values that serve as the
242 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
243 controlled by special expression types that direct matching and
244 substitution of the operands.
245
246 @table @code
247 @findex match_operand
248 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
249 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
250 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
251 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
252 appears at this position in the insn will be taken as operand
253 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
254 pattern will not match at all.
255
256 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
257 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
258 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
259 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
260 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
261 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
262 other operand numbers.
263
264 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
265 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
266 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
267 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
268 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
269 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
270 returns zero, this instruction pattern fails to match.
271 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
272 done on the operand, so anything which occurs in this position is
273 valid.
274
275 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
276 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
277 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
278 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
279 @code{VOIDmode}.
280
281 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
282 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
283 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
284
285 People are often unclear on the difference between the constraint and the
286 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
287 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
288 controls various decisions in the case of an insn which does match.
289
290 @findex match_scratch
291 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
292 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
293 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
294 expression.
295
296 When matching patterns, this is equivalent to
297
298 @smallexample
299 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
300 @end smallexample
301
302 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
303 expression.
304
305 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
306 expressions whose operands are either a hard register or
307 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
308 necessary.  @xref{Side Effects}.
309
310 @findex match_dup
311 @item (match_dup @var{n})
312 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
313 It is used when the operand needs to appear more than once in the
314 insn.
315
316 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
317 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
318 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
319 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
320 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
321 identical-looking expression.
322
323 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
324 a particular register is being used for two operands (example:
325 @code{add} that adds one register to another; the second register is
326 both an input operand and the output operand).  Use a matching
327 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
328 operand is used in two places in the template, such as an instruction
329 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
330 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
331 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
332
333 @findex match_operator
334 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
335 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
336 code.
337
338 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
339 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
340 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
341
342 When matching an expression, it matches an expression if the function
343 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
344 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
345
346 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
347 follows, to match any expression whose operator is one of the
348 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
349
350 @smallexample
351 int
352 commutative_integer_operator (x, mode)
353      rtx x;
354      enum machine_mode mode;
355 @{
356   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
357   if (GET_MODE (x) != mode)
358     return 0;
359   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
360           || code == EQ || code == NE);
361 @}
362 @end smallexample
363
364 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
365 of a commutative operator applied to two general operands:
366
367 @smallexample
368 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
369   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
370    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
371 @end smallexample
372
373 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
374 because the expressions to be matched all contain two operands.
375
376 When this pattern does match, the two operands of the commutative
377 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
378 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
379 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
380 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
381
382 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
383 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
384 predicate function, and that function is solely responsible for
385 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
386
387 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
388 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
389 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
390 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
391 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
392 only its expression code matters.
393
394 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
395 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
396 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
397 register allocation because the register allocator often looks at
398 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
399
400 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
401 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
402 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
403 However, if parts of its @var{operands} are matched by
404 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
405 their own.
406
407 @findex match_op_dup
408 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
409 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
410 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
411 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
412 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
413 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
414 recognition template, and it matches only an identical-looking
415 expression.
416
417 @findex match_parallel
418 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
419 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
420 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
421 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
422
423 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
424 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
425 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
426 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
427 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
428 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
429 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
430 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
431 those listed in the @code{match_parallel}.
432
433 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
434 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
435 in a @code{parallel}.  For example,
436
437 @smallexample
438 (define_insn ""
439   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
440      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
441            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
442       (use (reg:SI 179))
443       (clobber (reg:SI 179))])]
444   ""
445   "loadm 0,0,%1,%2")
446 @end smallexample
447
448 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
449 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
450 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
451 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
452 registers and memory locations.
453
454 An insn that matches this pattern might look like:
455
456 @smallexample
457 (parallel
458  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
459   (use (reg:SI 179))
460   (clobber (reg:SI 179))
461   (set (reg:SI 21)
462        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
463                         (const_int 4))))
464   (set (reg:SI 22)
465        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
466                         (const_int 8))))])
467 @end smallexample
468
469 @findex match_par_dup
470 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
471 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
472 @code{match_operator}.
473
474 @end table
475
476 @node Output Template
477 @section Output Templates and Operand Substitution
478 @cindex output templates
479 @cindex operand substitution
480
481 @cindex @samp{%} in template
482 @cindex percent sign
483 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
484 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
485 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
486 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
487 identify places where different variants of the assembler require
488 different syntax.
489
490 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
491 operand @var{n} at that point in the string.
492
493 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
494 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
495 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
496 additional letters with nonstandard meanings.
497
498 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
499 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
500 operand.
501
502 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
503 the constant is negated before printing.
504
505 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
506 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
507 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
508 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
509 as if it were a memory reference.
510
511 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
512 instruction.
513
514 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
515 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
516 referred to more than once in a single template that generates multiple
517 assembler instructions.
518
519 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
520 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
521 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
522 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
523 which punctuation characters are valid with the
524 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
525
526 @cindex \
527 @cindex backslash
528 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
529 for the instructions, with @samp{\;} between them.
530
531 @cindex matching operands
532 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
533 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
534 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
535 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
536 operand.
537
538 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
539 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
540 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
541 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
542 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
543 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
544 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
545 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
546 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
547 it to do nothing.
548
549 @cindex @code{#} in template
550 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
551 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
552 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
553 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
554 multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
555 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
556 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
557 instructions.
558
559 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
560 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
561 describe multiple variants of assembler language syntax.
562 @xref{Instruction Output}.
563
564 @node Output Statement
565 @section C Statements for Assembler Output
566 @cindex output statements
567 @cindex C statements for assembler output
568 @cindex generating assembler output
569
570 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
571 assembler code for all the cases that are recognized by a single
572 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
573 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
574 machine instructions.
575
576 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
577 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
578 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
579 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
580 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
581 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
582 might write this pattern:
583
584 @smallexample
585 (define_insn "addsi3"
586   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
587         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
588                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
589   ""
590   "@@
591    addr %2,%0
592    addm %2,%0")
593 @end smallexample
594
595 @cindex @code{*} in template
596 @cindex asterisk in template
597 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
598 output template but rather a piece of C program that should compute a
599 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
600 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
601 require doublequote characters to delimit them.  To include these
602 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
603
604 If the output control string is written as a brace block instead of a
605 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
606 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
607 doublequotes surrounding C string literals.
608
609 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
610 is @code{rtx []}.
611
612 It is very common to select different ways of generating assembler code
613 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
614 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
615 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
616 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
617 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
618 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
619 values of those bits.
620
621 @findex output_asm_insn
622 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
623 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
624 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
625 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
626 that you declare locally and initialize yourself.
627
628 @findex which_alternative
629 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
630 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
631 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
632 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
633 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
634 etc.).
635
636 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
637 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
638 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
639
640 @smallexample
641 (define_insn ""
642   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
643         (const_int 0))]
644   ""
645   @{
646   return (which_alternative == 0
647           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
648   @})
649 @end smallexample
650
651 The example above, where the assembler code to generate was
652 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
653 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
654
655 @smallexample
656 @group
657 (define_insn ""
658   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
659         (const_int 0))]
660   ""
661   "@@
662    clrreg %0
663    clrmem %0")
664 @end group
665 @end smallexample
666
667 @node Predicates
668 @section Predicates
669 @cindex predicates
670 @cindex operand predicates
671 @cindex operator predicates
672
673 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
674 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
675 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
676 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
677 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
678 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
679 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
680 that end in @samp{_operator}.
681
682 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
683 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
684 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
685 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
686 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
687 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
688 functions; this can be useful in output templates or other
689 machine-specific code.
690
691 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
692 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
693 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
694 better code if the predicates specify the requirements of the machine
695 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
696 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
697 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
698 in the extra condition.
699
700 @cindex predicates and machine modes
701 @cindex normal predicates
702 @cindex special predicates
703 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
704 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
705 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
706 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
707 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
708 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
709 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
710 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
711 constant will fit in the requested mode.
712
713 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
714 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
715 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
716 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
717 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
718 without specifying a mode.
719
720 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
721 are called @dfn{special}.  The generic predicates
722 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
723 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
724 diagnosis when special predicates are used.
725
726 @menu
727 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
728 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
729                                     functions.
730 @end menu
731
732 @node Machine-Independent Predicates
733 @subsection Machine-Independent Predicates
734 @cindex machine-independent predicates
735 @cindex generic predicates
736
737 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
738 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
739 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
740
741 @defun immediate_operand
742 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
743 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
744 must be constant.
745 @end defun
746
747 @defun const_int_operand
748 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
749 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
750 does not allow a symbol or label.
751 @end defun
752
753 @defun const_double_operand
754 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
755 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
756 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
757 constants.
758 @end defun
759
760 @noindent
761 The second category of predicates allow only some kind of machine
762 register.
763
764 @defun register_operand
765 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
766 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
767 instruction operands on a RISC machine.
768 @end defun
769
770 @defun pmode_register_operand
771 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
772 a limitation in the machine-description reader.
773
774 @smallexample
775 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
776 @end smallexample
777
778 @noindent
779 means exactly what
780
781 @smallexample
782 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
783 @end smallexample
784
785 @noindent
786 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
787 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
788 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
789 options.  @xref{Misc}.
790 @end defun
791
792 @defun scratch_operand
793 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
794 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
795 it should not be used directly.
796 @end defun
797
798 @noindent
799 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
800
801 @defun memory_operand
802 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
803 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
804 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
805 @end defun
806
807 @defun address_operand
808 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
809 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
810 @var{mode}, again determined by the weak form of
811 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
812 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
813 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
814 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
815 the mode @var{mode}.
816 @end defun
817
818 @defun indirect_operand
819 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
820 memory references with a @code{general_operand} as the address
821 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
822 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
823 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
824 different requirements for memory operands for different instructions,
825 it is better to define target-specific predicates which enforce the
826 hardware's requirements explicitly.
827 @end defun
828
829 @defun push_operand
830 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
831 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
832 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
833 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
834 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
835 @end defun
836
837 @defun pop_operand
838 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
839 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
840 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
841 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
842 @end defun
843
844 @noindent
845 The fourth category of predicates allow some combination of the above
846 operands.
847
848 @defun nonmemory_operand
849 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
850 @end defun
851
852 @defun nonimmediate_operand
853 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
854 @end defun
855
856 @defun general_operand
857 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
858 valid for @var{mode}.
859 @end defun
860
861 @noindent
862 Finally, there is one generic operator predicate.
863
864 @defun comparison_operator
865 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
866 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
867 expression code.
868 @end defun
869
870 @node Defining Predicates
871 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
872 @cindex defining predicates
873 @findex define_predicate
874 @findex define_special_predicate
875
876 Many machines have requirements for their operands that cannot be
877 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
878 additional predicates using @code{define_predicate} and
879 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
880 three operands:
881
882 @itemize @bullet
883 @item
884 The name of the predicate, as it will be referred to in
885 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
886
887 @item
888 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
889 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
890 the following RTL codes:
891
892 @table @code
893 @item MATCH_OPERAND
894 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
895 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
896 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
897 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
898 predicates and predicates that have already been defined.
899
900 @item MATCH_CODE
901 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
902 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
903
904 The first operand of this expression is a string constant containing a
905 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
906 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
907
908 The second operand is a string constant which indicates what
909 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
910 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
911 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
912 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
913 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
914 characters it is the result of the previous character.  A digit
915 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
916 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
917 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
918 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
919 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
920 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
921 object.
922
923 @item MATCH_TEST
924 This expression has one operand, a string constant containing a C
925 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
926 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
927 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
928 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
929
930 @item  AND
931 @itemx IOR
932 @itemx NOT
933 @itemx IF_THEN_ELSE
934 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
935 logical operators, which have the semantics of the C operators
936 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
937 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
938 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
939 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
940 @end table
941
942 @item
943 An optional block of C code, which should execute
944 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
945 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
946 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
947 available with those names.
948
949 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
950 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
951 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
952 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
953 code block that was checked in the RTL expression.
954 @end itemize
955
956 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
957 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
958 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
959 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
960 @code{MATCH_CODE}.
961
962 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
963 machine description:
964
965 @smallexample
966 @group
967 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
968 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
969   (and (match_code "symbol_ref")
970        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
971 @end group
972 @end smallexample
973
974 @noindent
975 And here is another, showing the use of the C block.
976
977 @smallexample
978 @group
979 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
980 (define_predicate "gr_register_operand"
981   (match_operand 0 "register_operand")
982 @{
983   unsigned int regno;
984   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
985     op = SUBREG_REG (op);
986
987   regno = REGNO (op);
988   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
989 @})
990 @end group
991 @end smallexample
992
993 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
994 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
995 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
996 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
997 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
998 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
999 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1000 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1001 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1002 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1003 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1004 @code{immediate_operand}.
1005
1006 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1007 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1008 by @command{genrecog}.
1009
1010 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1011 test predicates.  It also writes a header file containing function
1012 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1013 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1014 @end ifset
1015
1016 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1017 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1018 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1019 @ifset INTERNALS
1020 @node Constraints
1021 @section Operand Constraints
1022 @cindex operand constraints
1023 @cindex constraints
1024
1025 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1026 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1027 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1028 predicate.
1029
1030 @end ifset
1031 @ifclear INTERNALS
1032 @node Constraints
1033 @section Constraints for @code{asm} Operands
1034 @cindex operand constraints, @code{asm}
1035 @cindex constraints, @code{asm}
1036 @cindex @code{asm} constraints
1037
1038 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1039 @code{asm} operands.
1040 @end ifclear
1041 Constraints can say whether
1042 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1043 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1044 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1045 have.  Constraints can also require two operands to match.
1046
1047 @ifset INTERNALS
1048 @menu
1049 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1050 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1051 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1052 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1053 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1054 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1055 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1056 @end menu
1057 @end ifset
1058
1059 @ifclear INTERNALS
1060 @menu
1061 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1062 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1063 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1064 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1065 @end menu
1066 @end ifclear
1067
1068 @node Simple Constraints
1069 @subsection Simple Constraints
1070 @cindex simple constraints
1071
1072 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1073 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1074 the letters that are allowed:
1075
1076 @table @asis
1077 @item whitespace
1078 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1079 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1080 be visually aligned in the machine description even if they have different
1081 number of constraints and modifiers.
1082
1083 @cindex @samp{m} in constraint
1084 @cindex memory references in constraints
1085 @item @samp{m}
1086 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1087 supports in general.
1088
1089 @cindex offsettable address
1090 @cindex @samp{o} in constraint
1091 @item @samp{o}
1092 A memory operand is allowed, but only if the address is
1093 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1094 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1095 may be added to the address and the result is also a valid memory
1096 address.
1097
1098 @cindex autoincrement/decrement addressing
1099 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1100 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1101 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1102 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1103 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1104 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1105 addressing modes that the machine supports.
1106
1107 Note that in an output operand which can be matched by another
1108 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1109 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1110 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1111
1112 @cindex @samp{V} in constraint
1113 @item @samp{V}
1114 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1115 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1116
1117 @cindex @samp{<} in constraint
1118 @item @samp{<}
1119 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1120 postdecrement) is allowed.
1121
1122 @cindex @samp{>} in constraint
1123 @item @samp{>}
1124 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1125 postincrement) is allowed.
1126
1127 @cindex @samp{r} in constraint
1128 @cindex registers in constraints
1129 @item @samp{r}
1130 A register operand is allowed provided that it is in a general
1131 register.
1132
1133 @cindex constants in constraints
1134 @cindex @samp{i} in constraint
1135 @item @samp{i}
1136 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1137 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1138 assembly time or later.
1139
1140 @cindex @samp{n} in constraint
1141 @item @samp{n}
1142 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1143 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1144 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1145 rather than @samp{i}.
1146
1147 @cindex @samp{I} in constraint
1148 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1149 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1150 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1151 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1152 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1153 This is the range permitted as a shift count in the shift
1154 instructions.
1155
1156 @cindex @samp{E} in constraint
1157 @item @samp{E}
1158 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1159 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1160 that of the host machine (on which the compiler is running).
1161
1162 @cindex @samp{F} in constraint
1163 @item @samp{F}
1164 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1165 @code{const_vector}) is allowed.
1166
1167 @cindex @samp{G} in constraint
1168 @cindex @samp{H} in constraint
1169 @item @samp{G}, @samp{H}
1170 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1171 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1172
1173 @cindex @samp{s} in constraint
1174 @item @samp{s}
1175 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1176 allowed.
1177
1178 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1179 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1180 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1181 better code to be generated.
1182
1183 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1184 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1185 and 127, better code results from loading the value into a register and
1186 using the register.  This is because the load into the register can be
1187 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1188 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1189 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1190 constraints.
1191
1192 @cindex @samp{g} in constraint
1193 @item @samp{g}
1194 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1195 registers that are not general registers.
1196
1197 @cindex @samp{X} in constraint
1198 @item @samp{X}
1199 @ifset INTERNALS
1200 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1201 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1202 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1203 require a scratch register.
1204 @end ifset
1205 @ifclear INTERNALS
1206 Any operand whatsoever is allowed.
1207 @end ifclear
1208
1209 @cindex @samp{0} in constraint
1210 @cindex digits in constraint
1211 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1212 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1213 digit is used together with letters within the same alternative, the
1214 digit should come last.
1215
1216 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1217 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1218 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1219 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1220 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1221 can use multiple alternatives instead.
1222
1223 @cindex matching constraint
1224 @cindex constraint, matching
1225 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1226 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1227 @ifset INTERNALS
1228 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1229 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1230 @end ifset
1231 @ifclear INTERNALS
1232 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1233 two input operands and an output operand, but on most CISC
1234 @end ifclear
1235 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1236 input-output operand:
1237
1238 @smallexample
1239 addl #35,r12
1240 @end smallexample
1241
1242 Matching constraints are used in these circumstances.
1243 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1244 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1245 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1246 constraint.
1247
1248 @ifset INTERNALS
1249 For operands to match in a particular case usually means that they
1250 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1251 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1252 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1253 For proper results in such cases, the output template should always
1254 use the output-operand's number when printing the operand.
1255 @end ifset
1256
1257 @cindex load address instruction
1258 @cindex push address instruction
1259 @cindex address constraints
1260 @cindex @samp{p} in constraint
1261 @item @samp{p}
1262 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1263 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1264
1265 @findex address_operand
1266 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1267 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1268 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1269 reference for which the address would be valid.
1270
1271 @cindex other register constraints
1272 @cindex extensible constraints
1273 @item @var{other-letters}
1274 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1275 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1276 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1277 for data, address and floating point registers.
1278 @end table
1279
1280 @ifset INTERNALS
1281 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1282 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1283 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1284 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1285 done by copying an operand into a register.
1286
1287 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1288
1289 @smallexample
1290 (define_insn ""
1291   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1292         (plus:SI (match_dup 0)
1293                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1294   ""
1295   "@dots{}")
1296 @end smallexample
1297
1298 @noindent
1299 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1300
1301 @smallexample
1302 (define_insn ""
1303   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1304         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1305                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1306   ""
1307   "@dots{}")
1308 @end smallexample
1309
1310 @noindent
1311 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1312 identical.  If we are considering an insn of the form
1313
1314 @smallexample
1315 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1316   (set (reg:SI 3)
1317        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1318   @dots{})
1319 @end smallexample
1320
1321 @noindent
1322 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1323 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1324 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1325 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1326 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1327 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1328 results might look like this:
1329
1330 @smallexample
1331 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1332   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1333   @dots{})
1334
1335 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1336   (set (reg:SI 3)
1337        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1338   @dots{})
1339 @end smallexample
1340
1341 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1342 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1343 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1344 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1345 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1346 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1347 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1348 reloading any possible operand so that it will fit.
1349
1350 @itemize @bullet
1351 @item
1352 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1353 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1354
1355 For example, an operand whose constraints permit everything except
1356 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1357
1358 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1359 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1360 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1361 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1362 more selective.
1363
1364 @item
1365 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1366 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1367 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1368 compiler knows how to copy a register into another register of the
1369 proper class in order to make an instruction valid.
1370
1371 @cindex nonoffsettable memory reference
1372 @cindex memory reference, nonoffsettable
1373 @item
1374 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1375 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1376 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1377
1378 @item
1379 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1380 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1381 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1382 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1383
1384 @item
1385 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1386 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1387 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1388 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1389 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1390 objects allowed by the constraint.
1391 @end itemize
1392
1393 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1394 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1395 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1396 how to copy a register temporarily into memory.
1397
1398 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1399 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1400 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1401 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1402 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1403 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1404 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1405 @code{sign_extend}.
1406 @end ifset
1407
1408 @node Multi-Alternative
1409 @subsection Multiple Alternative Constraints
1410 @cindex multiple alternative constraints
1411
1412 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1413 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1414 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1415 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1416 another.
1417
1418 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1419 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1420 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1421 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1422 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1423 @ifset INTERNALS
1424 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1425
1426 @smallexample
1427 (define_insn "iorsi3"
1428   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1429         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1430                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1431   @dots{})
1432 @end smallexample
1433
1434 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1435 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1436 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1437 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1438 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1439 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1440 @end ifset
1441
1442 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1443 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1444 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1445 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1446 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1447 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1448 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1449
1450 @table @code
1451 @cindex @samp{?} in constraint
1452 @cindex question mark
1453 @item ?
1454 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1455 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1456 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1457 in it.
1458
1459 @cindex @samp{!} in constraint
1460 @cindex exclamation point
1461 @item !
1462 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1463 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1464 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1465 @end table
1466
1467 @ifset INTERNALS
1468 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1469 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1470 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1471 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1472 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1473 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1474 @end ifset
1475
1476 @ifset INTERNALS
1477 @node Class Preferences
1478 @subsection Register Class Preferences
1479 @cindex class preference constraints
1480 @cindex register class preference constraints
1481
1482 @cindex voting between constraint alternatives
1483 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1484 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1485 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1486 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1487 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1488 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1489 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1490 favor of a general register.  The machine description says which registers
1491 are considered general.
1492
1493 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1494 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1495 @end ifset
1496
1497 @node Modifiers
1498 @subsection Constraint Modifier Characters
1499 @cindex modifiers in constraints
1500 @cindex constraint modifier characters
1501
1502 @c prevent bad page break with this line
1503 Here are constraint modifier characters.
1504
1505 @table @samp
1506 @cindex @samp{=} in constraint
1507 @item =
1508 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1509 value is discarded and replaced by output data.
1510
1511 @cindex @samp{+} in constraint
1512 @item +
1513 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1514
1515 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1516 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1517 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1518 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1519 are assumed to be input only.
1520
1521 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1522 first character of the constraint string.
1523
1524 @cindex @samp{&} in constraint
1525 @cindex earlyclobber operand
1526 @item &
1527 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1528 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1529 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1530 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1531 address.
1532
1533 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1534 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1535 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1536 @samp{movdf} insn of the 68000.
1537
1538 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1539 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1540 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1541 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1542 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1543
1544 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1545
1546 @cindex @samp{%} in constraint
1547 @item %
1548 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1549 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1550 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1551 constraints.
1552 @ifset INTERNALS
1553 This is often used in patterns for addition instructions
1554 that really have only two operands: the result must go in one of the
1555 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1556 instruction is defined:
1557
1558 @smallexample
1559 (define_insn "addhi3"
1560   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1561      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1562               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1563   @dots{})
1564 @end smallexample
1565 @end ifset
1566 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1567 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1568 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1569 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1570 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1571 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1572 @samp{%} to make the intended insn match.
1573
1574 @cindex @samp{#} in constraint
1575 @item #
1576 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1577 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1578 register preferences.
1579
1580 @cindex @samp{*} in constraint
1581 @item *
1582 Says that the following character should be ignored when choosing
1583 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1584 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1585
1586 @ifset INTERNALS
1587 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1588 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1589 copying it into an address register.  While either kind of register is
1590 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1591 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1592 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1593 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1594 register preferences.
1595
1596 @smallexample
1597 (define_insn "extendhisi2"
1598   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1599         (sign_extend:SI
1600          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1601   @dots{})
1602 @end smallexample
1603 @end ifset
1604 @end table
1605
1606 @node Machine Constraints
1607 @subsection Constraints for Particular Machines
1608 @cindex machine specific constraints
1609 @cindex constraints, machine specific
1610
1611 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1612 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1613 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1614 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1615 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1616 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1617 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1618 immediate-constant format.
1619
1620 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1621 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1622 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1623 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1624 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1625 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1626 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1627 table heading for each architecture is the definitive reference for
1628 the meanings of that architecture's constraints.
1629  
1630 @table @emph
1631 @item ARM family---@file{config/arm/arm.h}
1632 @table @code
1633 @item f
1634 Floating-point register
1635
1636 @item w
1637 VFP floating-point register
1638
1639 @item F
1640 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1641 or 10.0
1642
1643 @item G
1644 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1645 were negated
1646
1647 @item I
1648 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1649 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1650 multiple of 2
1651
1652 @item J
1653 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1654
1655 @item K
1656 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1657
1658 @item L
1659 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1660
1661 @item M
1662 Integer in the range 0 to 32
1663
1664 @item Q
1665 A memory reference where the exact address is in a single register
1666 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1667
1668 @item R
1669 An item in the constant pool
1670
1671 @item S
1672 A symbol in the text segment of the current file
1673
1674 @item Uv
1675 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1676
1677 @item Uy
1678 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1679
1680 @item Uq
1681 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1682 @end table
1683
1684 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1685 @table @code
1686 @item l
1687 Registers from r0 to r15
1688
1689 @item a
1690 Registers from r16 to r23
1691
1692 @item d
1693 Registers from r16 to r31
1694
1695 @item w
1696 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1697
1698 @item e
1699 Pointer register (r26--r31)
1700
1701 @item b
1702 Base pointer register (r28--r31)
1703
1704 @item q
1705 Stack pointer register (SPH:SPL)
1706
1707 @item t
1708 Temporary register r0
1709
1710 @item x
1711 Register pair X (r27:r26)
1712
1713 @item y
1714 Register pair Y (r29:r28)
1715
1716 @item z
1717 Register pair Z (r31:r30)
1718
1719 @item I
1720 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1721
1722 @item J
1723 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1724
1725 @item K
1726 Constant integer 2
1727
1728 @item L
1729 Constant integer 0
1730
1731 @item M
1732 Constant that fits in 8 bits
1733
1734 @item N
1735 Constant integer @minus{}1
1736
1737 @item O
1738 Constant integer 8, 16, or 24
1739
1740 @item P
1741 Constant integer 1
1742
1743 @item G
1744 A floating point constant 0.0
1745 @end table
1746
1747 @item CRX Architecture---@file{config/crx/crx.h}
1748 @table @code
1749
1750 @item b
1751 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1752
1753 @item l
1754 Register r16 (64-bit accumulator lo register)
1755
1756 @item h
1757 Register r17 (64-bit accumulator hi register)
1758
1759 @item k
1760 Register pair r16-r17. (64-bit accumulator lo-hi pair)
1761
1762 @item I
1763 Constant that fits in 3 bits
1764
1765 @item J
1766 Constant that fits in 4 bits
1767
1768 @item K
1769 Constant that fits in 5 bits
1770
1771 @item L
1772 Constant that is one of -1, 4, -4, 7, 8, 12, 16, 20, 32, 48
1773
1774 @item G
1775 Floating point constant that is legal for store immediate
1776 @end table
1777
1778 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/rs6000.h}
1779 @table @code
1780 @item b
1781 Address base register
1782
1783 @item f
1784 Floating point register
1785
1786 @item v
1787 Vector register
1788
1789 @item h
1790 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1791
1792 @item q
1793 @samp{MQ} register
1794
1795 @item c
1796 @samp{CTR} register
1797
1798 @item l
1799 @samp{LINK} register
1800
1801 @item x
1802 @samp{CR} register (condition register) number 0
1803
1804 @item y
1805 @samp{CR} register (condition register)
1806
1807 @item z
1808 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1809
1810 @item I
1811 Signed 16-bit constant
1812
1813 @item J
1814 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1815 @code{SImode} constants)
1816
1817 @item K
1818 Unsigned 16-bit constant
1819
1820 @item L
1821 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1822
1823 @item M
1824 Constant larger than 31
1825
1826 @item N
1827 Exact power of 2
1828
1829 @item O
1830 Zero
1831
1832 @item P
1833 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1834
1835 @item G
1836 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1837 instruction per word
1838
1839 @item H
1840 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
1841 three instructions
1842
1843 @item Q
1844 Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
1845 for @code{asm} statements)
1846
1847 @item Z
1848 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{m} is
1849 preferable for @code{asm} statements)
1850
1851 @item R
1852 AIX TOC entry
1853
1854 @item a
1855 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
1856 preferable for @code{asm} statements)
1857
1858 @item S
1859 Constant suitable as a 64-bit mask operand
1860
1861 @item T
1862 Constant suitable as a 32-bit mask operand
1863
1864 @item U
1865 System V Release 4 small data area reference
1866
1867 @item t
1868 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
1869
1870 @item W
1871 Vector constant that does not require memory
1872
1873 @end table
1874
1875 @item MorphoTech family---@file{config/mt/mt.h}
1876 @table @code
1877 @item I
1878 Constant for an arithmetic insn (16-bit signed integer).
1879
1880 @item J
1881 The constant 0.
1882
1883 @item K
1884 Constant for a logical insn (16-bit zero-extended integer).
1885
1886 @item L
1887 A constant that can be loaded with @code{lui} (i.e.@: the bottom 16
1888 bits are zero).
1889
1890 @item M
1891 A constant that takes two words to load (i.e.@: not matched by
1892 @code{I}, @code{K}, or @code{L}).
1893
1894 @item N
1895 Negative 16-bit constants other than -65536.
1896
1897 @item O
1898 A 15-bit signed integer constant.
1899
1900 @item P
1901 A positive 16-bit constant.
1902 @end table
1903
1904 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
1905 @table @code
1906 @item R
1907 Legacy register---the eight integer registers available on all
1908 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
1909 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
1910
1911 @item q
1912 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
1913 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
1914
1915 @item Q
1916 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
1917 @code{c}, and @code{d}.
1918
1919 @ifset INTERNALS
1920 @item l
1921 Any register that can be used as the index in a base+index memory
1922 access: that is, any general register except the stack pointer.
1923 @end ifset
1924
1925 @item a
1926 The @code{a} register.
1927
1928 @item b
1929 The @code{b} register.
1930
1931 @item c
1932 The @code{c} register.
1933
1934 @item d
1935 The @code{d} register.
1936
1937 @item S
1938 The @code{si} register.
1939
1940 @item D
1941 The @code{di} register.
1942
1943 @item A
1944 The @code{a} and @code{d} registers, as a pair (for instructions that
1945 return half the result in one and half in the other).
1946
1947 @item f
1948 Any 80387 floating-point (stack) register.
1949
1950 @item t
1951 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
1952
1953 @item u
1954 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
1955
1956 @item y
1957 Any MMX register.
1958
1959 @item x
1960 Any SSE register.
1961
1962 @ifset INTERNALS
1963 @item Y
1964 Any SSE2 register.
1965 @end ifset
1966
1967 @item I
1968 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
1969
1970 @item J
1971 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
1972
1973 @item K
1974 Signed 8-bit integer constant.
1975
1976 @item L
1977 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
1978
1979 @item M
1980 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
1981
1982 @item N
1983 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out} 
1984 instructions).
1985
1986 @ifset INTERNALS
1987 @item O
1988 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
1989 @end ifset
1990
1991 @item G
1992 Standard 80387 floating point constant.
1993
1994 @item C
1995 Standard SSE floating point constant.
1996
1997 @item e
1998 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
1999 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2000 instructions).
2001
2002 @item Z
2003 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2004 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2005 instructions).
2006
2007 @end table
2008
2009 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2010 @table @code
2011 @item a
2012 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2013
2014 @item b
2015 Branch register
2016
2017 @item c
2018 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2019
2020 @item d
2021 Application register residing in M-unit
2022
2023 @item e
2024 Application register residing in I-unit
2025
2026 @item f
2027 Floating-point register
2028
2029 @item m
2030 Memory operand.
2031 Remember that @samp{m} allows postincrement and postdecrement which
2032 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2033 Use @samp{S} to disallow postincrement and postdecrement.
2034
2035 @item G
2036 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2037
2038 @item I
2039 14-bit signed integer constant
2040
2041 @item J
2042 22-bit signed integer constant
2043
2044 @item K
2045 8-bit signed integer constant for logical instructions
2046
2047 @item L
2048 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2049
2050 @item M
2051 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2052
2053 @item N
2054 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2055
2056 @item O
2057 The constant zero
2058
2059 @item P
2060 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2061
2062 @item Q
2063 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2064
2065 @item R
2066 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2067
2068 @item S
2069 Memory operand except postincrement and postdecrement
2070 @end table
2071
2072 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2073 @table @code
2074 @item a
2075 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2076
2077 @item b
2078 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2079
2080 @item c
2081 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2082 @code{icc0} to @code{icc3}).
2083
2084 @item d
2085 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2086
2087 @item e
2088 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2089 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2090 mode larger than 4 bytes.
2091
2092 @item f
2093 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2094
2095 @item h
2096 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2097 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2098 mode larger than 4 bytes.
2099
2100 @item l
2101 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2102
2103 @item q
2104 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2105 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2106 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2107
2108 @item t
2109 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2110
2111 @item u
2112 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2113
2114 @item v
2115 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2116
2117 @item w
2118 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2119
2120 @item x
2121 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2122 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2123 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2124
2125 @item z
2126 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2127
2128 @item A
2129 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2130
2131 @item B
2132 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2133
2134 @item C
2135 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2136
2137 @item G
2138 Floating point constant zero
2139
2140 @item I
2141 6-bit signed integer constant
2142
2143 @item J
2144 10-bit signed integer constant
2145
2146 @item L
2147 16-bit signed integer constant
2148
2149 @item M
2150 16-bit unsigned integer constant
2151
2152 @item N
2153 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2154 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2155
2156 @item O
2157 Constant zero
2158
2159 @item P
2160 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2161 range of 1 to 2047.
2162
2163 @end table
2164
2165 @item Blackfin family---@file{config/bfin/bfin.h}
2166 @table @code
2167 @item a
2168 P register
2169
2170 @item d
2171 D register
2172
2173 @item z
2174 A call clobbered P register.
2175
2176 @item D
2177 Even-numbered D register
2178
2179 @item W
2180 Odd-numbered D register
2181
2182 @item e
2183 Accumulator register.
2184
2185 @item A
2186 Even-numbered accumulator register.
2187
2188 @item B
2189 Odd-numbered accumulator register.
2190
2191 @item b
2192 I register
2193
2194 @item v
2195 B register
2196
2197 @item f
2198 M register
2199
2200 @item c
2201 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2202
2203 @item C
2204 The CC register.
2205
2206 @item t
2207 LT0 or LT1.
2208
2209 @item k
2210 LC0 or LC1.
2211
2212 @item u
2213 LB0 or LB1.
2214
2215 @item x
2216 Any D, P, B, M, I or L register.
2217
2218 @item y
2219 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2220 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2221
2222 @item w
2223 Any register except accumulators or CC.
2224
2225 @item Ksh
2226 Signed 16 bit integer (in the range -32768 to 32767)
2227
2228 @item Kuh
2229 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2230
2231 @item Ks7
2232 Signed 7 bit integer (in the range -64 to 63)
2233
2234 @item Ku7
2235 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2236
2237 @item Ku5
2238 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2239
2240 @item Ks4
2241 Signed 4 bit integer (in the range -8 to 7)
2242
2243 @item Ks3
2244 Signed 3 bit integer (in the range -3 to 4)
2245
2246 @item Ku3
2247 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2248
2249 @item P@var{n}
2250 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2251
2252 @item M1
2253 Constant 255.
2254
2255 @item M2
2256 Constant 65535.
2257
2258 @item J
2259 An integer constant with exactly a single bit set.
2260
2261 @item L
2262 An integer constant with all bits set except exactly one.
2263
2264 @item H
2265
2266 @item Q
2267 Any SYMBOL_REF.
2268 @end table
2269
2270 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2271 @table @code
2272 @item Rsp
2273 @itemx Rfb
2274 @itemx Rsb
2275 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2276
2277 @item Rcr
2278 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2279 registers are 24 bits wide)
2280
2281 @item Rcl
2282 Any control register, when they're 24 bits wide.
2283
2284 @item R0w
2285 @itemx R1w
2286 @itemx R2w
2287 @itemx R3w
2288 $r0, $r1, $r2, $r3.
2289
2290 @item R02
2291 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2292
2293 @item R13
2294 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2295
2296 @item Rdi
2297 A register that can hold a 64 bit value.
2298
2299 @item Rhl
2300 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2301
2302 @item R23
2303 $r2 or $r3
2304
2305 @item Raa
2306 Address registers
2307
2308 @item Raw
2309 Address registers when they're 16 bits wide.
2310
2311 @item Ral
2312 Address registers when they're 24 bits wide.
2313
2314 @item Rqi
2315 Registers that can hold QI values.
2316
2317 @item Rad
2318 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2319
2320 @item Rsi
2321 Registers that can hold 32 bit values.
2322
2323 @item Rhi
2324 Registers that can hold 16 bit values.
2325
2326 @item Rhc
2327 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2328 registers.
2329
2330 @item Rra
2331 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2332
2333 @item Rfl
2334 The flags register.
2335
2336 @item Rmm
2337 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2338
2339 @item Rpi
2340 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2341 bit registers for m32cm, m32c).
2342
2343 @item Rpa
2344 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2345 Used to match function return values.
2346
2347 @item Is3
2348 -8 @dots{} 7
2349
2350 @item IS1
2351 -128 @dots{} 127
2352
2353 @item IS2
2354 -32768 @dots{} 32767
2355
2356 @item IU2
2357 0 @dots{} 65535
2358
2359 @item In4
2360 -8 @dots{} -1 or 1 @dots{} 8
2361
2362 @item In5
2363 -16 @dots{} -1 or 1 @dots{} 16
2364
2365 @item In6
2366 -32 @dots{} -1 or 1 @dots{} 32
2367
2368 @item IM2
2369 -65536 @dots{} -1
2370
2371 @item Ilb
2372 An 8 bit value with exactly one bit set.
2373
2374 @item Ilw
2375 A 16 bit value with exactly one bit set.
2376
2377 @item Sd
2378 The common src/dest memory addressing modes.
2379
2380 @item Sa
2381 Memory addressed using $a0 or $a1.
2382
2383 @item Si
2384 Memory addressed with immediate addresses.
2385
2386 @item Ss
2387 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2388
2389 @item Sf
2390 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2391
2392 @item Ss
2393 Memory addressed using the small base register ($sb).
2394
2395 @item S1
2396 $r1h
2397 @end table
2398
2399 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2400 @table @code
2401 @item d
2402 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2403 generating MIPS16 code.
2404
2405 @item f
2406 A floating-point register (if available).
2407
2408 @item h
2409 The @code{hi} register.
2410
2411 @item l
2412 The @code{lo} register.
2413
2414 @item x
2415 The @code{hi} and @code{lo} registers.
2416
2417 @item c
2418 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2419 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2420
2421 @item y
2422 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2423
2424 @item z
2425 A floating-point condition code register.
2426
2427 @item I
2428 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2429
2430 @item J
2431 Integer zero.
2432
2433 @item K
2434 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2435
2436 @item L
2437 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2438 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2439
2440 @item M
2441 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2442 or @code{ori}.
2443
2444 @item N
2445 A constant in the range -65535 to -1 (inclusive).
2446
2447 @item O
2448 A signed 15-bit constant.
2449
2450 @item P
2451 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2452
2453 @item G
2454 Floating-point zero.
2455
2456 @item R
2457 An address that can be used in a non-macro load or store.
2458 @end table
2459
2460 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/m68k.h}
2461 @table @code
2462 @item a
2463 Address register
2464
2465 @item d
2466 Data register
2467
2468 @item f
2469 68881 floating-point register, if available
2470
2471 @item I
2472 Integer in the range 1 to 8
2473
2474 @item J
2475 16-bit signed number
2476
2477 @item K
2478 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2479
2480 @item L
2481 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2482
2483 @item M
2484 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2485
2486 @item G
2487 Floating point constant that is not a 68881 constant
2488 @end table
2489
2490 @item Motorola 68HC11 & 68HC12 families---@file{config/m68hc11/m68hc11.h}
2491 @table @code
2492 @item a
2493 Register `a'
2494
2495 @item b
2496 Register `b'
2497
2498 @item d
2499 Register `d'
2500
2501 @item q
2502 An 8-bit register
2503
2504 @item t
2505 Temporary soft register _.tmp
2506
2507 @item u
2508 A soft register _.d1 to _.d31
2509
2510 @item w
2511 Stack pointer register
2512
2513 @item x
2514 Register `x'
2515
2516 @item y
2517 Register `y'
2518
2519 @item z
2520 Pseudo register `z' (replaced by `x' or `y' at the end)
2521
2522 @item A
2523 An address register: x, y or z
2524
2525 @item B
2526 An address register: x or y
2527
2528 @item D
2529 Register pair (x:d) to form a 32-bit value
2530
2531 @item L
2532 Constants in the range @minus{}65536 to 65535
2533
2534 @item M
2535 Constants whose 16-bit low part is zero
2536
2537 @item N
2538 Constant integer 1 or @minus{}1
2539
2540 @item O
2541 Constant integer 16
2542
2543 @item P
2544 Constants in the range @minus{}8 to 2
2545
2546 @end table
2547
2548 @need 1000
2549 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
2550 @table @code
2551 @item f
2552 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
2553 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
2554
2555 @item e
2556 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
2557 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
2558 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
2559
2560 @item c
2561 Floating-point condition code register.
2562
2563 @item d
2564 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
2565 architecture when the Visual Instruction Set is available.
2566
2567 @item b
2568 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
2569 when the Visual Instruction Set is available.
2570
2571 @item h
2572 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
2573
2574 @item I
2575 Signed 13-bit constant
2576
2577 @item J
2578 Zero
2579
2580 @item K
2581 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2582 loaded with the @code{sethi} instruction)
2583
2584 @item L
2585 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2586
2587 @item M
2588 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2589
2590 @item N
2591 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2592 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2593 modes wider than @code{SImode}
2594
2595 @item O
2596 The constant 4096
2597
2598 @item G
2599 Floating-point zero
2600
2601 @item H
2602 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2603
2604 @item Q
2605 Floating-point constant whose integral representation can
2606 be moved into an integer register using a single sethi
2607 instruction
2608
2609 @item R
2610 Floating-point constant whose integral representation can
2611 be moved into an integer register using a single mov
2612 instruction
2613
2614 @item S
2615 Floating-point constant whose integral representation can
2616 be moved into an integer register using a high/lo_sum
2617 instruction sequence
2618
2619 @item T
2620 Memory address aligned to an 8-byte boundary
2621
2622 @item U
2623 Even register
2624
2625 @item W
2626 Memory address for @samp{e} constraint registers
2627
2628 @item Y
2629 Vector zero
2630
2631 @end table
2632
2633 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
2634 @table @code
2635 @item a
2636 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2637
2638 @item c
2639 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2640
2641 @item d
2642 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2643
2644 @item f
2645 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.  
2646
2647 @item A
2648 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2649
2650 @item B
2651 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2652
2653 @item C
2654 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2655
2656 @item D
2657 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2658
2659 @item I
2660 A constant in the range [-64, 63] for shift/rotate instructions.  
2661
2662 @item J
2663 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.  
2664
2665 @item K
2666 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.  
2667
2668 @item M
2669 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.  
2670
2671 @item N
2672 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.  
2673
2674 @item O
2675 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.  
2676
2677 @item P
2678 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts 
2679
2680 @item R
2681 Call operand, reg, for indirect calls 
2682
2683 @item S
2684 Call operand, symbol, for relative calls.  
2685
2686 @item T
2687 Call operand, const_int, for absolute calls.  
2688
2689 @item U
2690 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.  
2691
2692 @item W
2693 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2694
2695 @item Y
2696 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.  
2697
2698 @item Z
2699 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.  
2700
2701 @end table
2702
2703 @item TMS320C3x/C4x---@file{config/c4x/c4x.h}
2704 @table @code
2705 @item a
2706 Auxiliary (address) register (ar0-ar7)
2707
2708 @item b
2709 Stack pointer register (sp)
2710
2711 @item c
2712 Standard (32-bit) precision integer register
2713
2714 @item f
2715 Extended (40-bit) precision register (r0-r11)
2716
2717 @item k
2718 Block count register (bk)
2719
2720 @item q
2721 Extended (40-bit) precision low register (r0-r7)
2722
2723 @item t
2724 Extended (40-bit) precision register (r0-r1)
2725
2726 @item u
2727 Extended (40-bit) precision register (r2-r3)
2728
2729 @item v
2730 Repeat count register (rc)
2731
2732 @item x
2733 Index register (ir0-ir1)
2734
2735 @item y
2736 Status (condition code) register (st)
2737
2738 @item z
2739 Data page register (dp)
2740
2741 @item G
2742 Floating-point zero
2743
2744 @item H
2745 Immediate 16-bit floating-point constant
2746
2747 @item I
2748 Signed 16-bit constant
2749
2750 @item J
2751 Signed 8-bit constant
2752
2753 @item K
2754 Signed 5-bit constant
2755
2756 @item L
2757 Unsigned 16-bit constant
2758
2759 @item M
2760 Unsigned 8-bit constant
2761
2762 @item N
2763 Ones complement of unsigned 16-bit constant
2764
2765 @item O
2766 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero)
2767
2768 @item Q
2769 Indirect memory reference with signed 8-bit or index register displacement
2770
2771 @item R
2772 Indirect memory reference with unsigned 5-bit displacement
2773
2774 @item S
2775 Indirect memory reference with 1 bit or index register displacement
2776
2777 @item T
2778 Direct memory reference
2779
2780 @item U
2781 Symbolic address
2782
2783 @end table
2784
2785 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
2786 @table @code
2787 @item a
2788 Address register (general purpose register except r0)
2789
2790 @item c
2791 Condition code register
2792
2793 @item d
2794 Data register (arbitrary general purpose register)
2795
2796 @item f
2797 Floating-point register
2798
2799 @item I
2800 Unsigned 8-bit constant (0--255)
2801
2802 @item J
2803 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
2804
2805 @item K
2806 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
2807
2808 @item L
2809 Value appropriate as displacement.
2810 @table @code
2811        @item (0..4095)
2812        for short displacement
2813        @item (-524288..524287)
2814        for long displacement
2815 @end table
2816
2817 @item M
2818 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
2819
2820 @item N
2821 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
2822 @table @code
2823          @item 0..9:
2824          number of the part counting from most to least significant
2825          @item H,Q:
2826          mode of the part
2827          @item D,S,H:
2828          mode of the containing operand
2829          @item 0,F:
2830          value of the other parts (F---all bits set)
2831 @end table
2832 The constraint matches if the specified part of a constant
2833 has a value different from it's other parts.
2834
2835 @item Q
2836 Memory reference without index register and with short displacement.
2837
2838 @item R
2839 Memory reference with index register and short displacement.
2840
2841 @item S
2842 Memory reference without index register but with long displacement.
2843
2844 @item T
2845 Memory reference with index register and long displacement.
2846
2847 @item U
2848 Pointer with short displacement.
2849
2850 @item W
2851 Pointer with long displacement.
2852
2853 @item Y
2854 Shift count operand.
2855
2856 @end table
2857
2858 @item Score family---@file{config/score/score.h}
2859 @table @code
2860 @item d
2861 Registers from r0 to r32.
2862
2863 @item e
2864 Registers from r0 to r16.
2865
2866 @item t
2867 r8---r11 or r22---r27 registers.
2868
2869 @item h
2870 hi register.
2871
2872 @item l
2873 lo register.
2874
2875 @item x
2876 hi + lo register.
2877
2878 @item q
2879 cnt register.
2880
2881 @item y
2882 lcb register.
2883
2884 @item z
2885 scb register.
2886
2887 @item a
2888 cnt + lcb + scb register.
2889
2890 @item c
2891 cr0---cr15 register.
2892
2893 @item b
2894 cp1 registers.
2895
2896 @item f
2897 cp2 registers.
2898
2899 @item i
2900 cp3 registers.
2901
2902 @item j
2903 cp1 + cp2 + cp3 registers.
2904
2905 @item I
2906 Unsigned 15 bit integer (in the range 0 to 32767).
2907
2908 @item J
2909 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
2910
2911 @item K
2912 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
2913
2914 @item L
2915 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
2916
2917 @item M
2918 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
2919
2920 @item N
2921 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
2922
2923 @item O
2924 Signed 15 bit integer (in the range @minus{}16384 to 16383).
2925
2926 @item P
2927 Signed 12 bit integer (in the range @minus{}2048 to 2047).
2928
2929 @item J
2930 An integer constant with exactly a single bit set.
2931
2932 @item Q
2933 An integer constant.
2934
2935 @item Z
2936 Any SYMBOL_REF.
2937 @end table
2938
2939 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
2940 @table @code
2941 @item a
2942 Register r0.
2943
2944 @item b
2945 Register r1.
2946
2947 @item c
2948 Register r2.
2949
2950 @item d
2951 Register r8.
2952
2953 @item e
2954 Registers r0 through r7.
2955
2956 @item t
2957 Registers r0 and r1.
2958
2959 @item y
2960 The carry register.
2961
2962 @item z
2963 Registers r8 and r9.
2964
2965 @item I
2966 A constant between 0 and 3 inclusive.
2967
2968 @item J
2969 A constant that has exactly one bit set.
2970
2971 @item K
2972 A constant that has exactly one bit clear.
2973
2974 @item L
2975 A constant between 0 and 255 inclusive.
2976
2977 @item M
2978 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
2979
2980 @item N
2981 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
2982
2983 @item O
2984 A constant between 1 and 4 inclusive.
2985
2986 @item P
2987 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
2988
2989 @item Q
2990 A memory reference that is a stack push.
2991
2992 @item R
2993 A memory reference that is a stack pop.
2994
2995 @item S
2996 A memory reference that refers to a constant address of known value.
2997
2998 @item T
2999 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3000
3001 @item U
3002 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3003
3004 @item Z
3005 The constant 0.
3006
3007 @end table
3008
3009 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3010 @table @code
3011 @item a
3012 General-purpose 32-bit register
3013
3014 @item b
3015 One-bit boolean register
3016
3017 @item A
3018 MAC16 40-bit accumulator register
3019
3020 @item I
3021 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3022
3023 @item J
3024 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3025
3026 @item K
3027 Integer constant valid for BccI instructions
3028
3029 @item L
3030 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3031
3032 @end table
3033
3034 @end table
3035
3036 @ifset INTERNALS
3037 @node Define Constraints
3038 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3039 @cindex defining constraints
3040 @cindex constraints, defining
3041
3042 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3043 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3044 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3045 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3046
3047 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3048 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3049 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3050 must begin with a letter or underscore. 
3051
3052 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3053 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3054 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3055 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3056 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3057 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3058
3059 Register constraints correspond directly to register classes.
3060 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3061 definitions.
3062
3063 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3064 All three arguments are string constants.
3065 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3066 @code{match_operand} expressions.  @var{regclass} can be either the
3067 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
3068 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
3069 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
3070 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
3071 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
3072 is not available on a given subarchitecture.
3073
3074 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
3075 constraint.  Docstrings are explained further below.
3076 @end deffn
3077
3078 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
3079 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
3080 constraint matches.
3081
3082 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
3083 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
3084 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
3085 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
3086 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
3087 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
3088 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
3089 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
3090 might match, just like predicate expressions.
3091
3092 @code{match_test} C expressions have access to the
3093 following variables:
3094
3095 @table @var
3096 @item op
3097 The RTL object defining the operand.
3098 @item mode
3099 The machine mode of @var{op}.
3100 @item ival
3101 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
3102 @item hval
3103 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3104 @code{const_double}.
3105 @item lval
3106 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3107 @code{const_double}.
3108 @item rval
3109 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
3110 @code{const_double}.
3111 @end table
3112
3113 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
3114 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
3115 object.
3116 @end deffn
3117
3118 Most non-register constraints should be defined with
3119 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
3120 are only appropriate for constraints that should be handled specially
3121 by @code{reload} if they fail to match.
3122
3123 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
3124 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
3125 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
3126 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
3127 base register (from the register class specified by
3128 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
3129
3130 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
3131 memory references, but only those that do not make use of an index
3132 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
3133 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
3134 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
3135 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
3136 memory address into a base register if required.  This is analogous to
3137 the way a @samp{o} constraint can handle any memory operand.
3138
3139 The syntax and semantics are otherwise identical to
3140 @code{define_constraint}.
3141 @end deffn
3142
3143 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
3144 Use this expression for constraints that match a subset of all address
3145 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
3146 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
3147 with @var{X} a base register.
3148
3149 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
3150 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
3151 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
3152 the generic @samp{p} constraint.
3153
3154 The syntax and semantics are otherwise identical to
3155 @code{define_constraint}.
3156 @end deffn
3157
3158 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
3159 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
3160 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
3161 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
3162 the future.  For the time being, constraints with these names must be
3163 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
3164 it correctly:
3165
3166 @smallexample
3167 @group
3168 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
3169   "@var{doc}@dots{}"
3170   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
3171        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
3172 @end group
3173 @end smallexample
3174 @c the semicolons line up in the formatted manual
3175
3176 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
3177 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
3178
3179 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
3180 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
3181 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
3182 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
3183 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
3184 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
3185 causes a reload failure.
3186
3187 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
3188 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
3189 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
3190 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
3191
3192 @node C Constraint Interface
3193 @subsection Testing constraints from C
3194 @cindex testing constraints
3195 @cindex constraints, testing
3196
3197 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
3198 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
3199 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
3200 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
3201 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
3202 may change in the future.
3203
3204 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
3205 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
3206 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
3207 the old constraint interface that machine-independent components of
3208 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
3209 future.
3210
3211 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
3212 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
3213 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
3214 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
3215 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
3216
3217 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
3218 @example
3219 @multitable {Original} {Mangled}
3220 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
3221 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
3222 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
3223 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
3224 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
3225 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
3226 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
3227 @end multitable
3228 @end example
3229
3230 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
3231 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
3232 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
3233 a larger identifier).
3234
3235 @deftp Enum constraint_num
3236 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
3237 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
3238 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
3239 argument expect one of these constants.
3240
3241 Machine-independent constraints do not have associated constants.
3242 This may change in the future.
3243 @end deftp
3244
3245 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
3246 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
3247 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
3248 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
3249 before @file{tm_p.h}.
3250 @end deftypefun
3251
3252 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
3253 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
3254 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
3255 specifies a register constraint, this function will always return
3256 @code{false}.
3257 @end deftypefun
3258
3259 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
3260 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
3261 a register constraint, or those registers are not available for the
3262 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
3263 @end deftypefun
3264
3265 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
3266 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
3267 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
3268 they must be tested in the C condition.  In the example, the
3269 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
3270 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
3271 definition from the i386 machine description.)
3272
3273 @smallexample
3274 (define_peephole2
3275   [(match_scratch:SI 3 "r")
3276    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3277         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
3278                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
3279
3280   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
3281
3282   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
3283    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
3284
3285   "")
3286 @end smallexample
3287
3288 @node Standard Names
3289 @section Standard Pattern Names For Generation
3290 @cindex standard pattern names
3291 @cindex pattern names
3292 @cindex names, pattern
3293
3294 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
3295 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
3296 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
3297 pattern to accomplish a certain task.
3298
3299 @table @asis
3300 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
3301 @item @samp{mov@var{m}}
3302 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
3303 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
3304 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
3305
3306 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
3307 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
3308 to store the specified value in the part of the register that corresponds
3309 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
3310 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
3311 outside the target word are left unchanged.
3312
3313 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
3314 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
3315 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
3316 If there are patterns accepting operands in larger modes,
3317 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
3318
3319 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
3320 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
3321 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
3322 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
3323 into a register.
3324
3325 @findex force_reg
3326 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
3327 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
3328 registers other than the operands.  For example, if you support the
3329 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
3330 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
3331 function which might generate new pseudo registers.
3332
3333 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
3334 fetching those modes from memory normally requires several insns and
3335 some temporary registers.
3336
3337 @findex change_address
3338 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
3339 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
3340 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
3341 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
3342 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
3343 an address into a valid address and no routine (such as
3344 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
3345 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
3346
3347 @findex reload_in_progress
3348 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
3349 declared if required) can be used to determine whether such special
3350 handling is required.
3351
3352 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
3353 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
3354 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
3355 machines explicit memory references will get optional reloads.
3356
3357 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
3358 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
3359
3360 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
3361 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
3362
3363 @findex no_new_pseudos
3364 The global variable @code{no_new_pseudos} can be used to determine if it
3365 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
3366 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
3367
3368 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
3369 register to any other hard register provided that
3370 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
3371 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
3372
3373 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
3374 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
3375 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
3376 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
3377 point members.
3378
3379 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
3380 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
3381 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
3382 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
3383 floating point registers, then the constraints of the fixed point
3384 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
3385 reload into a floating point register.
3386
3387 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
3388 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
3389 @item @samp{reload_in@var{m}}
3390 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
3391 These named patterns have been obsoleted by the target hook
3392 @code{secondary_reload}.
3393
3394 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
3395 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
3396 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
3397 macro in @pxref{Register Classes}.
3398
3399 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
3400 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
3401 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
3402 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
3403 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
3404 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
3405 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
3406 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
3407 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
3408 for these patterns.
3409
3410 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
3411 @item @samp{movstrict@var{m}}
3412 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
3413 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
3414 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
3415 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
3416
3417 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
3418 @item @samp{movmisalign@var{m}}
3419 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
3420 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
3421 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
3422 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
3423 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
3424
3425 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
3426 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
3427
3428 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
3429 @item @samp{load_multiple}
3430 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
3431 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
3432 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
3433 number of consecutive registers.
3434
3435 Define this only if the target machine really has such an instruction;
3436 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
3437 registers from memory is to do them one at a time.
3438
3439 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
3440 registers can be stored into memory, such as particular starting or
3441 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
3442 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3443 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
3444
3445 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
3446 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
3447 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
3448 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
3449 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
3450
3451 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
3452 @item @samp{store_multiple}
3453 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
3454 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
3455 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
3456 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
3457
3458 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
3459 @item @samp{vec_set@var{m}}
3460 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
3461 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
3462
3463 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
3464 @item @samp{vec_extract@var{m}}
3465 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
3466 specify field index and operand 0 place to store value into.
3467
3468 @cindex @code{vec_extract_even@var{m}} instruction pattern
3469 @item @samp{vec_extract_even@var{m}}
3470 Extract even elements from the input vectors (operand 1 and operand 2). 
3471 The even elements of operand 2 are concatenated to the even elements of operand
3472 1 in their original order. The result is stored in operand 0. 
3473 The output and input vectors should have the same modes. 
3474
3475 @cindex @code{vec_extract_odd@var{m}} instruction pattern
3476 @item @samp{vec_extract_odd@var{m}}
3477 Extract odd elements from the input vectors (operand 1 and operand 2). 
3478 The odd elements of operand 2 are concatenated to the odd elements of operand 
3479 1 in their original order. The result is stored in operand 0.
3480 The output and input vectors should have the same modes.
3481
3482 @cindex @code{vec_interleave_high@var{m}} instruction pattern
3483 @item @samp{vec_interleave_high@var{m}}
3484 Merge high elements of the two input vectors into the output vector. The output
3485 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The high
3486 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the high
3487 @code{N/2} elements of the second input vector.
3488
3489 @cindex @code{vec_interleave_low@var{m}} instruction pattern
3490 @item @samp{vec_interleave_low@var{m}}
3491 Merge low elements of the two input vectors into the output vector. The output
3492 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The low
3493 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the low 
3494 @code{N/2} elements of the second input vector.
3495
3496 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
3497 @item @samp{vec_init@var{m}}
3498 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
3499 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
3500
3501 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
3502 @item @samp{push@var{m}1}
3503 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
3504 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
3505 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
3506 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
3507 method is deprecated.
3508
3509 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
3510 @item @samp{add@var{m}3}
3511 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
3512 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
3513 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
3514
3515 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
3516 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
3517 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
3518 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
3519 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
3520 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
3521 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
3522 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
3523 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
3524 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
3525 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
3526 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
3527 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}
3528 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
3529 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
3530 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
3531 Similar, for other arithmetic operations.
3532
3533 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
3534 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
3535 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
3536 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
3537 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
3538 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
3539
3540 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
3541 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
3542 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
3543 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3544 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3545 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3546 modes.
3547
3548 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
3549 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
3550 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
3551 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3552 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3553 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3554 modes.
3555
3556 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
3557 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
3558 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
3559 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3560 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3561
3562 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
3563 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
3564 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
3565 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3566 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3567
3568 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
3569 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
3570 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
3571 @item @samp{udot_prod@var{m}}
3572 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements. 
3573 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a 
3574 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or 
3575 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
3576 is of the same mode as operand 3. 
3577
3578 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
3579 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
3580 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
3581 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
3582 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of 
3583 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
3584 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
3585 of a wider mode.)
3586
3587 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
3588 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
3589 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
3590 Whole vector left/right shift in bits.
3591 Operand 1 is a vector to be shifted.
3592 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
3593 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
3594 The output and input vectors should have the same modes.
3595
3596 @cindex @code{vec_pack_mod_@var{m}} instruction pattern
3597 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
3598 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
3599 @item @samp{vec_pack_mod_@var{m}}, @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
3600 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.
3601 Operands 1 and 2 are vectors of the same mode.
3602 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
3603 vectors are concatenated after narrowing them down using modulo arithmetic or
3604 signed/unsigned saturating arithmetic.
3605
3606 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
3607 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
3608 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
3609 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
3610 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
3611 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed/unsigned
3612 elements. The input vector (operand 1) has N signed/unsigned elements of size S. 
3613 Using sign/zero extension widen (promote) the high/low elements of the vector,
3614 and place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
3615
3616 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
3617 @cindex @code{vec_widen_umult_lo__@var{m}} instruction pattern
3618 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
3619 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
3620 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
3621 Signed/Unsigned widening multiplication. 
3622 The two inputs (operands 1 and 2) are vectors with N 
3623 signed/unsigned elements of size S. Multiply the high/low elements of the two 
3624 vectors, and put the N/2 products of size 2*S in the output vector (operand 0). 
3625
3626 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
3627 @item @samp{mulhisi3}
3628 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
3629 a @code{SImode} product in operand 0.
3630
3631 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
3632 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
3633 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
3634 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
3635
3636 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
3637 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
3638 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
3639 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
3640 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
3641 multiplication.
3642
3643 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
3644 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
3645 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
3646 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
3647 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
3648 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
3649 multiplication.
3650
3651 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3652 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
3653 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
3654 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
3655 The least significant half of the product is discarded.
3656
3657 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3658 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
3659 Similar, but the multiplication is unsigned.
3660
3661 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
3662 @item @samp{divmod@var{m}4}
3663 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
3664 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
3665 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
3666
3667 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
3668 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
3669 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
3670 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
3671 and remainder are computed.
3672
3673 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
3674 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
3675 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
3676 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
3677 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
3678
3679 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
3680 @item @samp{udivmod@var{m}4}
3681 Similar, but does unsigned division.
3682
3683 @anchor{shift patterns}
3684 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
3685 @item @samp{ashl@var{m}3}
3686 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
3687 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
3688 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
3689 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
3690 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
3691 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3692 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3693
3694 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
3695 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
3696 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
3697 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
3698 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
3699 Other shift and rotate instructions, analogous to the
3700 @code{ashl@var{m}3} instructions.
3701
3702 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
3703 @item @samp{neg@var{m}2}
3704 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
3705
3706 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
3707 @item @samp{abs@var{m}2}
3708 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
3709
3710 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
3711 @item @samp{sqrt@var{m}2}
3712 Store the square root of operand 1 into operand 0.
3713
3714 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
3715 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
3716 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3717 type @code{float}.
3718
3719 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
3720 @item @samp{fmod@var{m}3}
3721 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
3722 operand 0, rounded towards zero to an integer.
3723
3724 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
3725 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
3726 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3727 type @code{float}.
3728
3729 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
3730 @item @samp{remainder@var{m}3}
3731 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
3732 operand 0, rounded to the nearest integer.
3733
3734 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
3735 which corresponds to the C data type @code{double} and the
3736 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
3737 to the C data type @code{float}.
3738
3739 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
3740 @item @samp{cos@var{m}2}
3741 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
3742
3743 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
3744 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
3745 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3746 type @code{float}.
3747
3748 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
3749 @item @samp{sin@var{m}2}
3750 Store the sine of operand 1 into operand 0.
3751
3752 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
3753 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
3754 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3755 type @code{float}.
3756
3757 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
3758 @item @samp{exp@var{m}2}
3759 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
3760
3761 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
3762 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
3763 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3764 type @code{float}.
3765
3766 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
3767 @item @samp{log@var{m}2}
3768 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
3769
3770 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
3771 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
3772 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3773 type @code{float}.
3774
3775 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
3776 @item @samp{pow@var{m}3}
3777 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
3778 into operand 0.
3779
3780 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
3781 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
3782 built-in function uses the mode which corresponds to the C data