OSDN Git Service

66ca3e98fd0f8010a6f4266800421ab402af814a
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / md.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001,
2 @c 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @ifset INTERNALS
7 @node Machine Desc
8 @chapter Machine Descriptions
9 @cindex machine descriptions
10
11 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
12 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13
14 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
15 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
16 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
17 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
18 is inside a quoted string.
19
20 See the next chapter for information on the C header file.
21
22 @menu
23 * Overview::            How the machine description is used.
24 * Patterns::            How to write instruction patterns.
25 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
26 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
27 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
28                         from such an insn.
29 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
30                         the assembler code.
31 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
32                         for an insn.
33 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
34 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
35 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
36 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
37 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
38 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
39 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
40 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
41                         for a standard operation.
42 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
43 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
44 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
45 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
46 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
47                          predication.
48 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
49                         md file.
50 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
51 @end menu
52
53 @node Overview
54 @section Overview of How the Machine Description is Used
55
56 There are three main conversions that happen in the compiler:
57
58 @enumerate
59
60 @item
61 The front end reads the source code and builds a parse tree.
62
63 @item
64 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
65 instruction patterns.
66
67 @item
68 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
69 code.
70
71 @end enumerate
72
73 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
74 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
75 choose the pattern with the right name and apply the operands according
76 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
77 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
78 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
79 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
80 named pattern it needs, it will abort.
81
82 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
83 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
84 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
85 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
86 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
87 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
88 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
89 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
90
91 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
92 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
93 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
94 example.
95
96 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
97 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
98 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
99 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
100
101 @node Patterns
102 @section Everything about Instruction Patterns
103 @cindex patterns
104 @cindex instruction patterns
105
106 @findex define_insn
107 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
108 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
109 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
110 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
111
112 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
113
114 @enumerate
115 @item
116 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
117 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
118 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
119 the instruction patterns with those names, if the names are defined
120 in the machine description.
121
122 The absence of a name is indicated by writing an empty string
123 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
124 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
125 to be combined later on.
126
127 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
128 effect; they are equivalent to no name at all.
129
130 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
131 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
132 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
133 to having a nameless pattern for all other purposes.
134
135 @item
136 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
137 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
138 incomplete because it may contain @code{match_operand},
139 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
140 operands of the instruction.
141
142 If the vector has only one element, that element is the template for the
143 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
144 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
145 elements described.
146
147 @item
148 @cindex pattern conditions
149 @cindex conditions, in patterns
150 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
151 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
152
153 @cindex named patterns and conditions
154 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
155 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
156 flags.  The compiler needs to test these conditions during
157 initialization in order to learn exactly which named instructions are
158 available in a particular run.
159
160 @findex operands
161 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
162 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
163 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
164 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
165 can't be used to control register allocation, for example by excluding
166 certain hard registers or hard register combinations.
167
168 @item
169 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
170 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
171 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
172
173 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
174 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
175
176 @item
177 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
178 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
179 @end enumerate
180
181 @node Example
182 @section Example of @code{define_insn}
183 @cindex @code{define_insn} example
184
185 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
186
187 @smallexample
188 (define_insn "tstsi"
189   [(set (cc0)
190         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
191   ""
192   "*
193 @{
194   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
195     return \"tstl %0\";
196   return \"cmpl #0,%0\";
197 @}")
198 @end smallexample
199
200 @noindent
201 This can also be written using braced strings:
202
203 @smallexample
204 (define_insn "tstsi"
205   [(set (cc0)
206         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
207   ""
208 @{
209   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
210     return "tstl %0";
211   return "cmpl #0,%0";
212 @})
213 @end smallexample
214
215 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
216 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
217 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
218 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
219 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
220 can be constructed using this pattern.
221
222 The output control string is a piece of C code which chooses which
223 output template to return based on the kind of operand and the specific
224 type of CPU for which code is being generated.
225
226 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
227
228 @node RTL Template
229 @section RTL Template
230 @cindex RTL insn template
231 @cindex generating insns
232 @cindex insns, generating
233 @cindex recognizing insns
234 @cindex insns, recognizing
235
236 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
237 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
238 says how to construct an insn from specified operands.
239
240 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
241 template.  Matching involves determining the values that serve as the
242 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
243 controlled by special expression types that direct matching and
244 substitution of the operands.
245
246 @table @code
247 @findex match_operand
248 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
249 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
250 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
251 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
252 appears at this position in the insn will be taken as operand
253 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
254 pattern will not match at all.
255
256 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
257 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
258 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
259 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
260 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
261 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
262 other operand numbers.
263
264 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
265 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
266 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
267 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
268 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
269 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
270 returns zero, this instruction pattern fails to match.
271 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
272 done on the operand, so anything which occurs in this position is
273 valid.
274
275 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
276 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
277 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
278 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
279 @code{VOIDmode}.
280
281 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
282 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
283 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
284
285 People are often unclear on the difference between the constraint and the
286 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
287 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
288 controls various decisions in the case of an insn which does match.
289
290 @findex match_scratch
291 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
292 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
293 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
294 expression.
295
296 When matching patterns, this is equivalent to
297
298 @smallexample
299 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
300 @end smallexample
301
302 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
303 expression.
304
305 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
306 expressions whose operands are either a hard register or
307 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
308 necessary.  @xref{Side Effects}.
309
310 @findex match_dup
311 @item (match_dup @var{n})
312 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
313 It is used when the operand needs to appear more than once in the
314 insn.
315
316 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
317 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
318 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
319 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
320 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
321 identical-looking expression.
322
323 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
324 a particular register is being used for two operands (example:
325 @code{add} that adds one register to another; the second register is
326 both an input operand and the output operand).  Use a matching
327 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
328 operand is used in two places in the template, such as an instruction
329 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
330 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
331 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
332
333 @findex match_operator
334 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
335 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
336 code.
337
338 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
339 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
340 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
341
342 When matching an expression, it matches an expression if the function
343 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
344 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
345
346 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
347 follows, to match any expression whose operator is one of the
348 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
349
350 @smallexample
351 int
352 commutative_integer_operator (x, mode)
353      rtx x;
354      enum machine_mode mode;
355 @{
356   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
357   if (GET_MODE (x) != mode)
358     return 0;
359   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
360           || code == EQ || code == NE);
361 @}
362 @end smallexample
363
364 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
365 of a commutative operator applied to two general operands:
366
367 @smallexample
368 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
369   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
370    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
371 @end smallexample
372
373 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
374 because the expressions to be matched all contain two operands.
375
376 When this pattern does match, the two operands of the commutative
377 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
378 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
379 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
380 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
381
382 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
383 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
384 predicate function, and that function is solely responsible for
385 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
386
387 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
388 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
389 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
390 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
391 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
392 only its expression code matters.
393
394 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
395 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
396 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
397 register allocation because the register allocator often looks at
398 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
399
400 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
401 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
402 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
403 However, if parts of its @var{operands} are matched by
404 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
405 their own.
406
407 @findex match_op_dup
408 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
409 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
410 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
411 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
412 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
413 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
414 recognition template, and it matches only an identical-looking
415 expression.
416
417 @findex match_parallel
418 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
419 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
420 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
421 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
422
423 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
424 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
425 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
426 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
427 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
428 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
429 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
430 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
431 those listed in the @code{match_parallel}.
432
433 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
434 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
435 in a @code{parallel}.  For example,
436
437 @smallexample
438 (define_insn ""
439   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
440      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
441            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
442       (use (reg:SI 179))
443       (clobber (reg:SI 179))])]
444   ""
445   "loadm 0,0,%1,%2")
446 @end smallexample
447
448 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
449 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
450 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
451 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
452 registers and memory locations.
453
454 An insn that matches this pattern might look like:
455
456 @smallexample
457 (parallel
458  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
459   (use (reg:SI 179))
460   (clobber (reg:SI 179))
461   (set (reg:SI 21)
462        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
463                         (const_int 4))))
464   (set (reg:SI 22)
465        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
466                         (const_int 8))))])
467 @end smallexample
468
469 @findex match_par_dup
470 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
471 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
472 @code{match_operator}.
473
474 @end table
475
476 @node Output Template
477 @section Output Templates and Operand Substitution
478 @cindex output templates
479 @cindex operand substitution
480
481 @cindex @samp{%} in template
482 @cindex percent sign
483 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
484 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
485 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
486 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
487 identify places where different variants of the assembler require
488 different syntax.
489
490 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
491 operand @var{n} at that point in the string.
492
493 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
494 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
495 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
496 additional letters with nonstandard meanings.
497
498 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
499 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
500 operand.
501
502 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
503 the constant is negated before printing.
504
505 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
506 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
507 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
508 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
509 as if it were a memory reference.
510
511 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
512 instruction.
513
514 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
515 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
516 referred to more than once in a single template that generates multiple
517 assembler instructions.
518
519 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
520 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
521 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
522 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
523 which punctuation characters are valid with the
524 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
525
526 @cindex \
527 @cindex backslash
528 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
529 for the instructions, with @samp{\;} between them.
530
531 @cindex matching operands
532 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
533 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
534 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
535 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
536 operand.
537
538 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
539 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
540 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
541 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
542 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
543 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
544 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
545 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
546 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
547 it to do nothing.
548
549 @cindex @code{#} in template
550 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
551 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
552 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
553 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
554 multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
555 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
556 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
557 instructions.
558
559 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
560 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
561 describe multiple variants of assembler language syntax.
562 @xref{Instruction Output}.
563
564 @node Output Statement
565 @section C Statements for Assembler Output
566 @cindex output statements
567 @cindex C statements for assembler output
568 @cindex generating assembler output
569
570 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
571 assembler code for all the cases that are recognized by a single
572 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
573 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
574 machine instructions.
575
576 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
577 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
578 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
579 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
580 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
581 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
582 might write this pattern:
583
584 @smallexample
585 (define_insn "addsi3"
586   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
587         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
588                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
589   ""
590   "@@
591    addr %2,%0
592    addm %2,%0")
593 @end smallexample
594
595 @cindex @code{*} in template
596 @cindex asterisk in template
597 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
598 output template but rather a piece of C program that should compute a
599 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
600 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
601 require doublequote characters to delimit them.  To include these
602 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
603
604 If the output control string is written as a brace block instead of a
605 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
606 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
607 doublequotes surrounding C string literals.
608
609 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
610 is @code{rtx []}.
611
612 It is very common to select different ways of generating assembler code
613 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
614 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
615 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
616 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
617 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
618 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
619 values of those bits.
620
621 @findex output_asm_insn
622 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
623 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
624 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
625 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
626 that you declare locally and initialize yourself.
627
628 @findex which_alternative
629 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
630 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
631 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
632 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
633 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
634 etc.).
635
636 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
637 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
638 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
639
640 @smallexample
641 (define_insn ""
642   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
643         (const_int 0))]
644   ""
645   @{
646   return (which_alternative == 0
647           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
648   @})
649 @end smallexample
650
651 The example above, where the assembler code to generate was
652 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
653 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
654
655 @smallexample
656 @group
657 (define_insn ""
658   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
659         (const_int 0))]
660   ""
661   "@@
662    clrreg %0
663    clrmem %0")
664 @end group
665 @end smallexample
666
667 @node Predicates
668 @section Predicates
669 @cindex predicates
670 @cindex operand predicates
671 @cindex operator predicates
672
673 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
674 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
675 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
676 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
677 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
678 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
679 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
680 that end in @samp{_operator}.
681
682 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
683 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
684 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
685 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
686 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
687 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
688 functions; this can be useful in output templates or other
689 machine-specific code.
690
691 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
692 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
693 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
694 better code if the predicates specify the requirements of the machine
695 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
696 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
697 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
698 in the extra condition.
699
700 @cindex predicates and machine modes
701 @cindex normal predicates
702 @cindex special predicates
703 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
704 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
705 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
706 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
707 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
708 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
709 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
710 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
711 constant will fit in the requested mode.
712
713 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
714 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
715 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
716 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
717 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
718 without specifying a mode.
719
720 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
721 are called @dfn{special}.  The generic predicates
722 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
723 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
724 diagnosis when special predicates are used.
725
726 @menu
727 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
728 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
729                                     functions.
730 @end menu
731
732 @node Machine-Independent Predicates
733 @subsection Machine-Independent Predicates
734 @cindex machine-independent predicates
735 @cindex generic predicates
736
737 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
738 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
739 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
740
741 @defun immediate_operand
742 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
743 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
744 must be constant.
745 @end defun
746
747 @defun const_int_operand
748 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
749 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
750 does not allow a symbol or label.
751 @end defun
752
753 @defun const_double_operand
754 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
755 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
756 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
757 constants.
758 @end defun
759
760 @noindent
761 The second category of predicates allow only some kind of machine
762 register.
763
764 @defun register_operand
765 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
766 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
767 instruction operands on a RISC machine.
768 @end defun
769
770 @defun pmode_register_operand
771 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
772 a limitation in the machine-description reader.
773
774 @smallexample
775 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
776 @end smallexample
777
778 @noindent
779 means exactly what
780
781 @smallexample
782 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
783 @end smallexample
784
785 @noindent
786 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
787 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
788 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
789 options.  @xref{Misc}.
790 @end defun
791
792 @defun scratch_operand
793 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
794 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
795 it should not be used directly.
796 @end defun
797
798 @noindent
799 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
800
801 @defun memory_operand
802 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
803 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
804 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
805 @end defun
806
807 @defun address_operand
808 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
809 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
810 @var{mode}, again determined by the weak form of
811 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
812 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
813 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
814 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
815 the mode @var{mode}.
816 @end defun
817
818 @defun indirect_operand
819 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
820 memory references with a @code{general_operand} as the address
821 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
822 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
823 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
824 different requirements for memory operands for different instructions,
825 it is better to define target-specific predicates which enforce the
826 hardware's requirements explicitly.
827 @end defun
828
829 @defun push_operand
830 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
831 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
832 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
833 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
834 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
835 @end defun
836
837 @defun pop_operand
838 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
839 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
840 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
841 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
842 @end defun
843
844 @noindent
845 The fourth category of predicates allow some combination of the above
846 operands.
847
848 @defun nonmemory_operand
849 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
850 @end defun
851
852 @defun nonimmediate_operand
853 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
854 @end defun
855
856 @defun general_operand
857 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
858 valid for @var{mode}.
859 @end defun
860
861 @noindent
862 Finally, there is one generic operator predicate.
863
864 @defun comparison_operator
865 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
866 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
867 expression code.
868 @end defun
869
870 @node Defining Predicates
871 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
872 @cindex defining predicates
873 @findex define_predicate
874 @findex define_special_predicate
875
876 Many machines have requirements for their operands that cannot be
877 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
878 additional predicates using @code{define_predicate} and
879 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
880 three operands:
881
882 @itemize @bullet
883 @item
884 The name of the predicate, as it will be referred to in
885 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
886
887 @item
888 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
889 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
890 the following RTL codes:
891
892 @table @code
893 @item MATCH_OPERAND
894 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
895 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
896 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
897 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
898 predicates and predicates that have already been defined.
899
900 @item MATCH_CODE
901 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
902 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
903
904 The first operand of this expression is a string constant containing a
905 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
906 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
907
908 The second operand is a string constant which indicates what
909 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
910 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
911 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
912 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
913 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
914 characters it is the result of the previous character.  A digit
915 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
916 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
917 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
918 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
919 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
920 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
921 object.
922
923 @item MATCH_TEST
924 This expression has one operand, a string constant containing a C
925 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
926 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
927 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
928 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
929
930 @item  AND
931 @itemx IOR
932 @itemx NOT
933 @itemx IF_THEN_ELSE
934 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
935 logical operators, which have the semantics of the C operators
936 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
937 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
938 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
939 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
940 @end table
941
942 @item
943 An optional block of C code, which should execute
944 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
945 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
946 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
947 available with those names.
948
949 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
950 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
951 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
952 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
953 code block that was checked in the RTL expression.
954 @end itemize
955
956 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
957 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
958 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
959 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
960 @code{MATCH_CODE}.
961
962 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
963 machine description:
964
965 @smallexample
966 @group
967 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
968 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
969   (and (match_code "symbol_ref")
970        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
971 @end group
972 @end smallexample
973
974 @noindent
975 And here is another, showing the use of the C block.
976
977 @smallexample
978 @group
979 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
980 (define_predicate "gr_register_operand"
981   (match_operand 0 "register_operand")
982 @{
983   unsigned int regno;
984   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
985     op = SUBREG_REG (op);
986
987   regno = REGNO (op);
988   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
989 @})
990 @end group
991 @end smallexample
992
993 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
994 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
995 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
996 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
997 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
998 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
999 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1000 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1001 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1002 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1003 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1004 @code{immediate_operand}.
1005
1006 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1007 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1008 by @command{genrecog}.
1009
1010 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1011 test predicates.  It also writes a header file containing function
1012 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1013 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1014 @end ifset
1015
1016 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1017 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1018 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1019 @ifset INTERNALS
1020 @node Constraints
1021 @section Operand Constraints
1022 @cindex operand constraints
1023 @cindex constraints
1024
1025 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1026 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1027 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1028 predicate.
1029
1030 @end ifset
1031 @ifclear INTERNALS
1032 @node Constraints
1033 @section Constraints for @code{asm} Operands
1034 @cindex operand constraints, @code{asm}
1035 @cindex constraints, @code{asm}
1036 @cindex @code{asm} constraints
1037
1038 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1039 @code{asm} operands.
1040 @end ifclear
1041 Constraints can say whether
1042 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1043 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1044 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1045 have.  Constraints can also require two operands to match.
1046
1047 @ifset INTERNALS
1048 @menu
1049 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1050 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1051 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1052 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1053 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute.
1054 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1055 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1056 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1057 @end menu
1058 @end ifset
1059
1060 @ifclear INTERNALS
1061 @menu
1062 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1063 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1064 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1065 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1066 @end menu
1067 @end ifclear
1068
1069 @node Simple Constraints
1070 @subsection Simple Constraints
1071 @cindex simple constraints
1072
1073 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1074 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1075 the letters that are allowed:
1076
1077 @table @asis
1078 @item whitespace
1079 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1080 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1081 be visually aligned in the machine description even if they have different
1082 number of constraints and modifiers.
1083
1084 @cindex @samp{m} in constraint
1085 @cindex memory references in constraints
1086 @item @samp{m}
1087 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1088 supports in general.
1089 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1090 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1091
1092 @cindex offsettable address
1093 @cindex @samp{o} in constraint
1094 @item @samp{o}
1095 A memory operand is allowed, but only if the address is
1096 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1097 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1098 may be added to the address and the result is also a valid memory
1099 address.
1100
1101 @cindex autoincrement/decrement addressing
1102 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1103 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1104 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1105 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1106 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1107 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1108 addressing modes that the machine supports.
1109
1110 Note that in an output operand which can be matched by another
1111 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1112 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1113 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1114
1115 @cindex @samp{V} in constraint
1116 @item @samp{V}
1117 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1118 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1119
1120 @cindex @samp{<} in constraint
1121 @item @samp{<}
1122 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1123 postdecrement) is allowed.
1124
1125 @cindex @samp{>} in constraint
1126 @item @samp{>}
1127 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1128 postincrement) is allowed.
1129
1130 @cindex @samp{r} in constraint
1131 @cindex registers in constraints
1132 @item @samp{r}
1133 A register operand is allowed provided that it is in a general
1134 register.
1135
1136 @cindex constants in constraints
1137 @cindex @samp{i} in constraint
1138 @item @samp{i}
1139 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1140 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1141 assembly time or later.
1142
1143 @cindex @samp{n} in constraint
1144 @item @samp{n}
1145 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1146 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1147 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1148 rather than @samp{i}.
1149
1150 @cindex @samp{I} in constraint
1151 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1152 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1153 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1154 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1155 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1156 This is the range permitted as a shift count in the shift
1157 instructions.
1158
1159 @cindex @samp{E} in constraint
1160 @item @samp{E}
1161 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1162 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1163 that of the host machine (on which the compiler is running).
1164
1165 @cindex @samp{F} in constraint
1166 @item @samp{F}
1167 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1168 @code{const_vector}) is allowed.
1169
1170 @cindex @samp{G} in constraint
1171 @cindex @samp{H} in constraint
1172 @item @samp{G}, @samp{H}
1173 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1174 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1175
1176 @cindex @samp{s} in constraint
1177 @item @samp{s}
1178 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1179 allowed.
1180
1181 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1182 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1183 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1184 better code to be generated.
1185
1186 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1187 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1188 and 127, better code results from loading the value into a register and
1189 using the register.  This is because the load into the register can be
1190 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1191 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1192 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1193 constraints.
1194
1195 @cindex @samp{g} in constraint
1196 @item @samp{g}
1197 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1198 registers that are not general registers.
1199
1200 @cindex @samp{X} in constraint
1201 @item @samp{X}
1202 @ifset INTERNALS
1203 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1204 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1205 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1206 require a scratch register.
1207 @end ifset
1208 @ifclear INTERNALS
1209 Any operand whatsoever is allowed.
1210 @end ifclear
1211
1212 @cindex @samp{0} in constraint
1213 @cindex digits in constraint
1214 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1215 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1216 digit is used together with letters within the same alternative, the
1217 digit should come last.
1218
1219 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1220 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1221 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1222 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1223 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1224 can use multiple alternatives instead.
1225
1226 @cindex matching constraint
1227 @cindex constraint, matching
1228 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1229 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1230 @ifset INTERNALS
1231 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1232 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1233 @end ifset
1234 @ifclear INTERNALS
1235 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1236 two input operands and an output operand, but on most CISC
1237 @end ifclear
1238 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1239 input-output operand:
1240
1241 @smallexample
1242 addl #35,r12
1243 @end smallexample
1244
1245 Matching constraints are used in these circumstances.
1246 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1247 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1248 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1249 constraint.
1250
1251 @ifset INTERNALS
1252 For operands to match in a particular case usually means that they
1253 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1254 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1255 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1256 For proper results in such cases, the output template should always
1257 use the output-operand's number when printing the operand.
1258 @end ifset
1259
1260 @cindex load address instruction
1261 @cindex push address instruction
1262 @cindex address constraints
1263 @cindex @samp{p} in constraint
1264 @item @samp{p}
1265 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1266 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1267
1268 @findex address_operand
1269 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1270 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1271 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1272 reference for which the address would be valid.
1273
1274 @cindex other register constraints
1275 @cindex extensible constraints
1276 @item @var{other-letters}
1277 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1278 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1279 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1280 for data, address and floating point registers.
1281 @end table
1282
1283 @ifset INTERNALS
1284 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1285 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1286 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1287 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1288 done by copying an operand into a register.
1289
1290 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1291
1292 @smallexample
1293 (define_insn ""
1294   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1295         (plus:SI (match_dup 0)
1296                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1297   ""
1298   "@dots{}")
1299 @end smallexample
1300
1301 @noindent
1302 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1303
1304 @smallexample
1305 (define_insn ""
1306   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1307         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1308                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1309   ""
1310   "@dots{}")
1311 @end smallexample
1312
1313 @noindent
1314 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1315 identical.  If we are considering an insn of the form
1316
1317 @smallexample
1318 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1319   (set (reg:SI 3)
1320        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1321   @dots{})
1322 @end smallexample
1323
1324 @noindent
1325 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1326 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1327 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1328 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1329 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1330 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1331 results might look like this:
1332
1333 @smallexample
1334 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1335   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1336   @dots{})
1337
1338 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1339   (set (reg:SI 3)
1340        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1341   @dots{})
1342 @end smallexample
1343
1344 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1345 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1346 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1347 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1348 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1349 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1350 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1351 reloading any possible operand so that it will fit.
1352
1353 @itemize @bullet
1354 @item
1355 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1356 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1357
1358 For example, an operand whose constraints permit everything except
1359 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1360
1361 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1362 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1363 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1364 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1365 more selective.
1366
1367 @item
1368 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1369 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1370 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1371 compiler knows how to copy a register into another register of the
1372 proper class in order to make an instruction valid.
1373
1374 @cindex nonoffsettable memory reference
1375 @cindex memory reference, nonoffsettable
1376 @item
1377 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1378 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1379 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1380
1381 @item
1382 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1383 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1384 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1385 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1386
1387 @item
1388 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1389 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1390 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1391 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1392 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1393 objects allowed by the constraint.
1394 @end itemize
1395
1396 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1397 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1398 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1399 how to copy a register temporarily into memory.
1400
1401 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1402 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1403 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1404 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1405 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1406 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1407 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1408 @code{sign_extend}.
1409 @end ifset
1410
1411 @node Multi-Alternative
1412 @subsection Multiple Alternative Constraints
1413 @cindex multiple alternative constraints
1414
1415 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1416 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1417 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1418 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1419 another.
1420
1421 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1422 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1423 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1424 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1425 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1426 @ifset INTERNALS
1427 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1428
1429 @smallexample
1430 (define_insn "iorsi3"
1431   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1432         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1433                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1434   @dots{})
1435 @end smallexample
1436
1437 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1438 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1439 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1440 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1441 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1442 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1443 @end ifset
1444
1445 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1446 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1447 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1448 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1449 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1450 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1451 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1452
1453 @table @code
1454 @cindex @samp{?} in constraint
1455 @cindex question mark
1456 @item ?
1457 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1458 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1459 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1460 in it.
1461
1462 @cindex @samp{!} in constraint
1463 @cindex exclamation point
1464 @item !
1465 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1466 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1467 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1468 @end table
1469
1470 @ifset INTERNALS
1471 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1472 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1473 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1474 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1475 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1476 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1477 @end ifset
1478
1479 @ifset INTERNALS
1480 @node Class Preferences
1481 @subsection Register Class Preferences
1482 @cindex class preference constraints
1483 @cindex register class preference constraints
1484
1485 @cindex voting between constraint alternatives
1486 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1487 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1488 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1489 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1490 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1491 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1492 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1493 favor of a general register.  The machine description says which registers
1494 are considered general.
1495
1496 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1497 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1498 @end ifset
1499
1500 @node Modifiers
1501 @subsection Constraint Modifier Characters
1502 @cindex modifiers in constraints
1503 @cindex constraint modifier characters
1504
1505 @c prevent bad page break with this line
1506 Here are constraint modifier characters.
1507
1508 @table @samp
1509 @cindex @samp{=} in constraint
1510 @item =
1511 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1512 value is discarded and replaced by output data.
1513
1514 @cindex @samp{+} in constraint
1515 @item +
1516 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1517
1518 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1519 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1520 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1521 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1522 are assumed to be input only.
1523
1524 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1525 first character of the constraint string.
1526
1527 @cindex @samp{&} in constraint
1528 @cindex earlyclobber operand
1529 @item &
1530 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1531 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1532 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1533 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1534 address.
1535
1536 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1537 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1538 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1539 @samp{movdf} insn of the 68000.
1540
1541 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1542 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1543 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1544 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1545 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1546
1547 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1548
1549 @cindex @samp{%} in constraint
1550 @item %
1551 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1552 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1553 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1554 constraints.
1555 @ifset INTERNALS
1556 This is often used in patterns for addition instructions
1557 that really have only two operands: the result must go in one of the
1558 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1559 instruction is defined:
1560
1561 @smallexample
1562 (define_insn "addhi3"
1563   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1564      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1565               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1566   @dots{})
1567 @end smallexample
1568 @end ifset
1569 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1570 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1571 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1572 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1573 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1574 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1575 @samp{%} to make the intended insn match.
1576
1577 @cindex @samp{#} in constraint
1578 @item #
1579 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1580 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1581 register preferences.
1582
1583 @cindex @samp{*} in constraint
1584 @item *
1585 Says that the following character should be ignored when choosing
1586 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1587 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1588
1589 @ifset INTERNALS
1590 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1591 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1592 copying it into an address register.  While either kind of register is
1593 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1594 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1595 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1596 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1597 register preferences.
1598
1599 @smallexample
1600 (define_insn "extendhisi2"
1601   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1602         (sign_extend:SI
1603          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1604   @dots{})
1605 @end smallexample
1606 @end ifset
1607 @end table
1608
1609 @node Machine Constraints
1610 @subsection Constraints for Particular Machines
1611 @cindex machine specific constraints
1612 @cindex constraints, machine specific
1613
1614 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1615 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1616 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1617 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1618 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1619 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1620 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1621 immediate-constant format.
1622
1623 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1624 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1625 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1626 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1627 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1628 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1629 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1630 table heading for each architecture is the definitive reference for
1631 the meanings of that architecture's constraints.
1632
1633 @table @emph
1634 @item ARM family---@file{config/arm/arm.h}
1635 @table @code
1636 @item f
1637 Floating-point register
1638
1639 @item w
1640 VFP floating-point register
1641
1642 @item F
1643 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1644 or 10.0
1645
1646 @item G
1647 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1648 were negated
1649
1650 @item I
1651 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1652 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1653 multiple of 2
1654
1655 @item J
1656 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1657
1658 @item K
1659 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1660
1661 @item L
1662 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1663
1664 @item M
1665 Integer in the range 0 to 32
1666
1667 @item Q
1668 A memory reference where the exact address is in a single register
1669 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1670
1671 @item R
1672 An item in the constant pool
1673
1674 @item S
1675 A symbol in the text segment of the current file
1676
1677 @item Uv
1678 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1679
1680 @item Uy
1681 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1682
1683 @item Uq
1684 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1685 @end table
1686
1687 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1688 @table @code
1689 @item l
1690 Registers from r0 to r15
1691
1692 @item a
1693 Registers from r16 to r23
1694
1695 @item d
1696 Registers from r16 to r31
1697
1698 @item w
1699 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1700
1701 @item e
1702 Pointer register (r26--r31)
1703
1704 @item b
1705 Base pointer register (r28--r31)
1706
1707 @item q
1708 Stack pointer register (SPH:SPL)
1709
1710 @item t
1711 Temporary register r0
1712
1713 @item x
1714 Register pair X (r27:r26)
1715
1716 @item y
1717 Register pair Y (r29:r28)
1718
1719 @item z
1720 Register pair Z (r31:r30)
1721
1722 @item I
1723 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1724
1725 @item J
1726 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1727
1728 @item K
1729 Constant integer 2
1730
1731 @item L
1732 Constant integer 0
1733
1734 @item M
1735 Constant that fits in 8 bits
1736
1737 @item N
1738 Constant integer @minus{}1
1739
1740 @item O
1741 Constant integer 8, 16, or 24
1742
1743 @item P
1744 Constant integer 1
1745
1746 @item G
1747 A floating point constant 0.0
1748
1749 @item R
1750 Integer constant in the range -6 @dots{} 5.
1751
1752 @item Q
1753 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1754 @end table
1755
1756 @item CRX Architecture---@file{config/crx/crx.h}
1757 @table @code
1758
1759 @item b
1760 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1761
1762 @item l
1763 Register r16 (64-bit accumulator lo register)
1764
1765 @item h
1766 Register r17 (64-bit accumulator hi register)
1767
1768 @item k
1769 Register pair r16-r17. (64-bit accumulator lo-hi pair)
1770
1771 @item I
1772 Constant that fits in 3 bits
1773
1774 @item J
1775 Constant that fits in 4 bits
1776
1777 @item K
1778 Constant that fits in 5 bits
1779
1780 @item L
1781 Constant that is one of -1, 4, -4, 7, 8, 12, 16, 20, 32, 48
1782
1783 @item G
1784 Floating point constant that is legal for store immediate
1785 @end table
1786
1787 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
1788 @table @code
1789 @item a
1790 General register 1
1791
1792 @item f
1793 Floating point register
1794
1795 @item q
1796 Shift amount register
1797
1798 @item x
1799 Floating point register (deprecated)
1800
1801 @item y
1802 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
1803
1804 @item Z
1805 Any register
1806
1807 @item I
1808 Signed 11-bit integer constant
1809
1810 @item J
1811 Signed 14-bit integer constant
1812
1813 @item K
1814 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
1815
1816 @item L
1817 Signed 5-bit integer constant
1818
1819 @item M
1820 Integer constant 0
1821
1822 @item N
1823 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
1824
1825 @item O
1826 Integer constant whose value plus one is a power of 2
1827
1828 @item P
1829 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
1830 and @code{extru} instructions
1831
1832 @item S
1833 Integer constant 31
1834
1835 @item U
1836 Integer constant 63
1837
1838 @item G
1839 Floating-point constant 0.0
1840
1841 @item A
1842 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
1843
1844 @item Q
1845 A memory operand that can be used as the destination operand of an
1846 integer store instruction
1847
1848 @item R
1849 A scaled or unscaled indexed memory operand
1850
1851 @item T
1852 A memory operand for floating-point loads and stores
1853
1854 @item W
1855 A register indirect memory operand
1856 @end table
1857
1858 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/rs6000.h}
1859 @table @code
1860 @item b
1861 Address base register
1862
1863 @item f
1864 Floating point register
1865
1866 @item v
1867 Vector register
1868
1869 @item h
1870 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1871
1872 @item q
1873 @samp{MQ} register
1874
1875 @item c
1876 @samp{CTR} register
1877
1878 @item l
1879 @samp{LINK} register
1880
1881 @item x
1882 @samp{CR} register (condition register) number 0
1883
1884 @item y
1885 @samp{CR} register (condition register)
1886
1887 @item z
1888 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1889
1890 @item I
1891 Signed 16-bit constant
1892
1893 @item J
1894 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1895 @code{SImode} constants)
1896
1897 @item K
1898 Unsigned 16-bit constant
1899
1900 @item L
1901 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1902
1903 @item M
1904 Constant larger than 31
1905
1906 @item N
1907 Exact power of 2
1908
1909 @item O
1910 Zero
1911
1912 @item P
1913 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1914
1915 @item G
1916 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1917 instruction per word
1918
1919 @item H
1920 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
1921 three instructions
1922
1923 @item Q
1924 Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
1925 for @code{asm} statements)
1926
1927 @item Z
1928 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{m} is
1929 preferable for @code{asm} statements)
1930
1931 @item R
1932 AIX TOC entry
1933
1934 @item a
1935 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
1936 preferable for @code{asm} statements)
1937
1938 @item S
1939 Constant suitable as a 64-bit mask operand
1940
1941 @item T
1942 Constant suitable as a 32-bit mask operand
1943
1944 @item U
1945 System V Release 4 small data area reference
1946
1947 @item t
1948 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
1949
1950 @item W
1951 Vector constant that does not require memory
1952
1953 @end table
1954
1955 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
1956 @table @code
1957 @item R
1958 Legacy register---the eight integer registers available on all
1959 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
1960 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
1961
1962 @item q
1963 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
1964 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
1965
1966 @item Q
1967 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
1968 @code{c}, and @code{d}.
1969
1970 @ifset INTERNALS
1971 @item l
1972 Any register that can be used as the index in a base+index memory
1973 access: that is, any general register except the stack pointer.
1974 @end ifset
1975
1976 @item a
1977 The @code{a} register.
1978
1979 @item b
1980 The @code{b} register.
1981
1982 @item c
1983 The @code{c} register.
1984
1985 @item d
1986 The @code{d} register.
1987
1988 @item S
1989 The @code{si} register.
1990
1991 @item D
1992 The @code{di} register.
1993
1994 @item A
1995 The @code{a} and @code{d} registers, as a pair (for instructions that
1996 return half the result in one and half in the other).
1997
1998 @item f
1999 Any 80387 floating-point (stack) register.
2000
2001 @item t
2002 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2003
2004 @item u
2005 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2006
2007 @item y
2008 Any MMX register.
2009
2010 @item x
2011 Any SSE register.
2012
2013 @ifset INTERNALS
2014 @item Y
2015 Any SSE2 register.
2016 @end ifset
2017
2018 @item I
2019 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2020
2021 @item J
2022 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2023
2024 @item K
2025 Signed 8-bit integer constant.
2026
2027 @item L
2028 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2029
2030 @item M
2031 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2032
2033 @item N
2034 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out} 
2035 instructions).
2036
2037 @ifset INTERNALS
2038 @item O
2039 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2040 @end ifset
2041
2042 @item G
2043 Standard 80387 floating point constant.
2044
2045 @item C
2046 Standard SSE floating point constant.
2047
2048 @item e
2049 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2050 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2051 instructions).
2052
2053 @item Z
2054 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2055 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2056 instructions).
2057
2058 @end table
2059
2060 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2061 @table @code
2062 @item a
2063 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2064
2065 @item b
2066 Branch register
2067
2068 @item c
2069 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2070
2071 @item d
2072 Application register residing in M-unit
2073
2074 @item e
2075 Application register residing in I-unit
2076
2077 @item f
2078 Floating-point register
2079
2080 @item m
2081 Memory operand.
2082 Remember that @samp{m} allows postincrement and postdecrement which
2083 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2084 Use @samp{S} to disallow postincrement and postdecrement.
2085
2086 @item G
2087 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2088
2089 @item I
2090 14-bit signed integer constant
2091
2092 @item J
2093 22-bit signed integer constant
2094
2095 @item K
2096 8-bit signed integer constant for logical instructions
2097
2098 @item L
2099 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2100
2101 @item M
2102 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2103
2104 @item N
2105 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2106
2107 @item O
2108 The constant zero
2109
2110 @item P
2111 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2112
2113 @item Q
2114 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2115
2116 @item R
2117 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2118
2119 @item S
2120 Memory operand except postincrement and postdecrement
2121 @end table
2122
2123 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2124 @table @code
2125 @item a
2126 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2127
2128 @item b
2129 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2130
2131 @item c
2132 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2133 @code{icc0} to @code{icc3}).
2134
2135 @item d
2136 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2137
2138 @item e
2139 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2140 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2141 mode larger than 4 bytes.
2142
2143 @item f
2144 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2145
2146 @item h
2147 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2148 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2149 mode larger than 4 bytes.
2150
2151 @item l
2152 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2153
2154 @item q
2155 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2156 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2157 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2158
2159 @item t
2160 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2161
2162 @item u
2163 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2164
2165 @item v
2166 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2167
2168 @item w
2169 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2170
2171 @item x
2172 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2173 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2174 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2175
2176 @item z
2177 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2178
2179 @item A
2180 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2181
2182 @item B
2183 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2184
2185 @item C
2186 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2187
2188 @item G
2189 Floating point constant zero
2190
2191 @item I
2192 6-bit signed integer constant
2193
2194 @item J
2195 10-bit signed integer constant
2196
2197 @item L
2198 16-bit signed integer constant
2199
2200 @item M
2201 16-bit unsigned integer constant
2202
2203 @item N
2204 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2205 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2206
2207 @item O
2208 Constant zero
2209
2210 @item P
2211 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2212 range of 1 to 2047.
2213
2214 @end table
2215
2216 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2217 @table @code
2218 @item a
2219 P register
2220
2221 @item d
2222 D register
2223
2224 @item z
2225 A call clobbered P register.
2226
2227 @item q@var{n}
2228 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2229 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2230
2231 @item D
2232 Even-numbered D register
2233
2234 @item W
2235 Odd-numbered D register
2236
2237 @item e
2238 Accumulator register.
2239
2240 @item A
2241 Even-numbered accumulator register.
2242
2243 @item B
2244 Odd-numbered accumulator register.
2245
2246 @item b
2247 I register
2248
2249 @item v
2250 B register
2251
2252 @item f
2253 M register
2254
2255 @item c
2256 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2257
2258 @item C
2259 The CC register.
2260
2261 @item t
2262 LT0 or LT1.
2263
2264 @item k
2265 LC0 or LC1.
2266
2267 @item u
2268 LB0 or LB1.
2269
2270 @item x
2271 Any D, P, B, M, I or L register.
2272
2273 @item y
2274 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2275 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2276
2277 @item w
2278 Any register except accumulators or CC.
2279
2280 @item Ksh
2281 Signed 16 bit integer (in the range -32768 to 32767)
2282
2283 @item Kuh
2284 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2285
2286 @item Ks7
2287 Signed 7 bit integer (in the range -64 to 63)
2288
2289 @item Ku7
2290 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2291
2292 @item Ku5
2293 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2294
2295 @item Ks4
2296 Signed 4 bit integer (in the range -8 to 7)
2297
2298 @item Ks3
2299 Signed 3 bit integer (in the range -3 to 4)
2300
2301 @item Ku3
2302 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2303
2304 @item P@var{n}
2305 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2306
2307 @item PA
2308 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2309 use with either accumulator.
2310
2311 @item PB
2312 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2313 use only with accumulator A1.
2314
2315 @item M1
2316 Constant 255.
2317
2318 @item M2
2319 Constant 65535.
2320
2321 @item J
2322 An integer constant with exactly a single bit set.
2323
2324 @item L
2325 An integer constant with all bits set except exactly one.
2326
2327 @item H
2328
2329 @item Q
2330 Any SYMBOL_REF.
2331 @end table
2332
2333 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2334 @table @code
2335 @item Rsp
2336 @itemx Rfb
2337 @itemx Rsb
2338 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2339
2340 @item Rcr
2341 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2342 registers are 24 bits wide)
2343
2344 @item Rcl
2345 Any control register, when they're 24 bits wide.
2346
2347 @item R0w
2348 @itemx R1w
2349 @itemx R2w
2350 @itemx R3w
2351 $r0, $r1, $r2, $r3.
2352
2353 @item R02
2354 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2355
2356 @item R13
2357 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2358
2359 @item Rdi
2360 A register that can hold a 64 bit value.
2361
2362 @item Rhl
2363 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2364
2365 @item R23
2366 $r2 or $r3
2367
2368 @item Raa
2369 Address registers
2370
2371 @item Raw
2372 Address registers when they're 16 bits wide.
2373
2374 @item Ral
2375 Address registers when they're 24 bits wide.
2376
2377 @item Rqi
2378 Registers that can hold QI values.
2379
2380 @item Rad
2381 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2382
2383 @item Rsi
2384 Registers that can hold 32 bit values.
2385
2386 @item Rhi
2387 Registers that can hold 16 bit values.
2388
2389 @item Rhc
2390 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2391 registers.
2392
2393 @item Rra
2394 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2395
2396 @item Rfl
2397 The flags register.
2398
2399 @item Rmm
2400 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2401
2402 @item Rpi
2403 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2404 bit registers for m32cm, m32c).
2405
2406 @item Rpa
2407 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2408 Used to match function return values.
2409
2410 @item Is3
2411 -8 @dots{} 7
2412
2413 @item IS1
2414 -128 @dots{} 127
2415
2416 @item IS2
2417 -32768 @dots{} 32767
2418
2419 @item IU2
2420 0 @dots{} 65535
2421
2422 @item In4
2423 -8 @dots{} -1 or 1 @dots{} 8
2424
2425 @item In5
2426 -16 @dots{} -1 or 1 @dots{} 16
2427
2428 @item In6
2429 -32 @dots{} -1 or 1 @dots{} 32
2430
2431 @item IM2
2432 -65536 @dots{} -1
2433
2434 @item Ilb
2435 An 8 bit value with exactly one bit set.
2436
2437 @item Ilw
2438 A 16 bit value with exactly one bit set.
2439
2440 @item Sd
2441 The common src/dest memory addressing modes.
2442
2443 @item Sa
2444 Memory addressed using $a0 or $a1.
2445
2446 @item Si
2447 Memory addressed with immediate addresses.
2448
2449 @item Ss
2450 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2451
2452 @item Sf
2453 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2454
2455 @item Ss
2456 Memory addressed using the small base register ($sb).
2457
2458 @item S1
2459 $r1h
2460 @end table
2461
2462 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2463 @table @code
2464 @item d
2465 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2466 generating MIPS16 code.
2467
2468 @item f
2469 A floating-point register (if available).
2470
2471 @item h
2472 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2473
2474 @item l
2475 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2476 no bigger than a word.
2477
2478 @item x
2479 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2480 to store doubleword values.
2481
2482 @item c
2483 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2484 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2485
2486 @item v
2487 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2488 it is retained only for compatibility with glibc.
2489
2490 @item y
2491 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2492
2493 @item z
2494 A floating-point condition code register.
2495
2496 @item I
2497 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2498
2499 @item J
2500 Integer zero.
2501
2502 @item K
2503 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2504
2505 @item L
2506 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2507 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2508
2509 @item M
2510 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2511 or @code{ori}.
2512
2513 @item N
2514 A constant in the range -65535 to -1 (inclusive).
2515
2516 @item O
2517 A signed 15-bit constant.
2518
2519 @item P
2520 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2521
2522 @item G
2523 Floating-point zero.
2524
2525 @item R
2526 An address that can be used in a non-macro load or store.
2527 @end table
2528
2529 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2530 @table @code
2531 @item a
2532 Address register
2533
2534 @item d
2535 Data register
2536
2537 @item f
2538 68881 floating-point register, if available
2539
2540 @item I
2541 Integer in the range 1 to 8
2542
2543 @item J
2544 16-bit signed number
2545
2546 @item K
2547 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2548
2549 @item L
2550 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2551
2552 @item M
2553 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2554
2555 @item N
2556 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2557
2558 @item O
2559 16 (for rotate using swap)
2560
2561 @item P
2562 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2563
2564 @item R
2565 Numbers that mov3q can handle
2566
2567 @item G
2568 Floating point constant that is not a 68881 constant
2569
2570 @item S
2571 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2572
2573 @item T
2574 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2575
2576 @item Q
2577 Address register indirect addressing mode
2578
2579 @item U
2580 Register offset addressing
2581
2582 @item W
2583 const_call_operand
2584
2585 @item Cs
2586 symbol_ref or const
2587
2588 @item Ci
2589 const_int
2590
2591 @item C0
2592 const_int 0
2593
2594 @item Cj
2595 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2596
2597 @item Cmvq
2598 Integers valid for mvq
2599
2600 @item Capsw
2601 Integers valid for a moveq followed by a swap
2602
2603 @item Cmvz
2604 Integers valid for mvz
2605
2606 @item Cmvs
2607 Integers valid for mvs
2608
2609 @item Ap
2610 push_operand
2611
2612 @item Ac
2613 Non-register operands allowed in clr
2614
2615 @end table
2616
2617 @item Motorola 68HC11 & 68HC12 families---@file{config/m68hc11/m68hc11.h}
2618 @table @code
2619 @item a
2620 Register `a'
2621
2622 @item b
2623 Register `b'
2624
2625 @item d
2626 Register `d'
2627
2628 @item q
2629 An 8-bit register
2630
2631 @item t
2632 Temporary soft register _.tmp
2633
2634 @item u
2635 A soft register _.d1 to _.d31
2636
2637 @item w
2638 Stack pointer register
2639
2640 @item x
2641 Register `x'
2642
2643 @item y
2644 Register `y'
2645
2646 @item z
2647 Pseudo register `z' (replaced by `x' or `y' at the end)
2648
2649 @item A
2650 An address register: x, y or z
2651
2652 @item B
2653 An address register: x or y
2654
2655 @item D
2656 Register pair (x:d) to form a 32-bit value
2657
2658 @item L
2659 Constants in the range @minus{}65536 to 65535
2660
2661 @item M
2662 Constants whose 16-bit low part is zero
2663
2664 @item N
2665 Constant integer 1 or @minus{}1
2666
2667 @item O
2668 Constant integer 16
2669
2670 @item P
2671 Constants in the range @minus{}8 to 2
2672
2673 @end table
2674
2675 @need 1000
2676 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
2677 @table @code
2678 @item f
2679 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
2680 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
2681
2682 @item e
2683 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
2684 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
2685 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
2686
2687 @item c
2688 Floating-point condition code register.
2689
2690 @item d
2691 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
2692 architecture when the Visual Instruction Set is available.
2693
2694 @item b
2695 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
2696 when the Visual Instruction Set is available.
2697
2698 @item h
2699 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
2700
2701 @item I
2702 Signed 13-bit constant
2703
2704 @item J
2705 Zero
2706
2707 @item K
2708 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2709 loaded with the @code{sethi} instruction)
2710
2711 @item L
2712 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2713
2714 @item M
2715 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2716
2717 @item N
2718 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2719 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2720 modes wider than @code{SImode}
2721
2722 @item O
2723 The constant 4096
2724
2725 @item G
2726 Floating-point zero
2727
2728 @item H
2729 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2730
2731 @item Q
2732 Floating-point constant whose integral representation can
2733 be moved into an integer register using a single sethi
2734 instruction
2735
2736 @item R
2737 Floating-point constant whose integral representation can
2738 be moved into an integer register using a single mov
2739 instruction
2740
2741 @item S
2742 Floating-point constant whose integral representation can
2743 be moved into an integer register using a high/lo_sum
2744 instruction sequence
2745
2746 @item T
2747 Memory address aligned to an 8-byte boundary
2748
2749 @item U
2750 Even register
2751
2752 @item W
2753 Memory address for @samp{e} constraint registers
2754
2755 @item Y
2756 Vector zero
2757
2758 @end table
2759
2760 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
2761 @table @code
2762 @item a
2763 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2764
2765 @item c
2766 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2767
2768 @item d
2769 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2770
2771 @item f
2772 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.  
2773
2774 @item A
2775 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2776
2777 @item B
2778 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2779
2780 @item C
2781 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2782
2783 @item D
2784 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2785
2786 @item I
2787 A constant in the range [-64, 63] for shift/rotate instructions.  
2788
2789 @item J
2790 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.  
2791
2792 @item K
2793 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.  
2794
2795 @item M
2796 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.  
2797
2798 @item N
2799 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.  
2800
2801 @item O
2802 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.  
2803
2804 @item P
2805 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts 
2806
2807 @item R
2808 Call operand, reg, for indirect calls 
2809
2810 @item S
2811 Call operand, symbol, for relative calls.  
2812
2813 @item T
2814 Call operand, const_int, for absolute calls.  
2815
2816 @item U
2817 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.  
2818
2819 @item W
2820 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2821
2822 @item Y
2823 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.  
2824
2825 @item Z
2826 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.  
2827
2828 @end table
2829
2830 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
2831 @table @code
2832 @item a
2833 Address register (general purpose register except r0)
2834
2835 @item c
2836 Condition code register
2837
2838 @item d
2839 Data register (arbitrary general purpose register)
2840
2841 @item f
2842 Floating-point register
2843
2844 @item I
2845 Unsigned 8-bit constant (0--255)
2846
2847 @item J
2848 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
2849
2850 @item K
2851 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
2852
2853 @item L
2854 Value appropriate as displacement.
2855 @table @code
2856 @item (0..4095)
2857 for short displacement
2858 @item (-524288..524287)
2859 for long displacement
2860 @end table
2861
2862 @item M
2863 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
2864
2865 @item N
2866 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
2867 @table @code
2868 @item 0..9:
2869 number of the part counting from most to least significant
2870 @item H,Q:
2871 mode of the part
2872 @item D,S,H:
2873 mode of the containing operand
2874 @item 0,F:
2875 value of the other parts (F---all bits set)
2876 @end table
2877 The constraint matches if the specified part of a constant
2878 has a value different from its other parts.
2879
2880 @item Q
2881 Memory reference without index register and with short displacement.
2882
2883 @item R
2884 Memory reference with index register and short displacement.
2885
2886 @item S
2887 Memory reference without index register but with long displacement.
2888
2889 @item T
2890 Memory reference with index register and long displacement.
2891
2892 @item U
2893 Pointer with short displacement.
2894
2895 @item W
2896 Pointer with long displacement.
2897
2898 @item Y
2899 Shift count operand.
2900
2901 @end table
2902
2903 @item Score family---@file{config/score/score.h}
2904 @table @code
2905 @item d
2906 Registers from r0 to r32.
2907
2908 @item e
2909 Registers from r0 to r16.
2910
2911 @item t
2912 r8---r11 or r22---r27 registers.
2913
2914 @item h
2915 hi register.
2916
2917 @item l
2918 lo register.
2919
2920 @item x
2921 hi + lo register.
2922
2923 @item q
2924 cnt register.
2925
2926 @item y
2927 lcb register.
2928
2929 @item z
2930 scb register.
2931
2932 @item a
2933 cnt + lcb + scb register.
2934
2935 @item c
2936 cr0---cr15 register.
2937
2938 @item b
2939 cp1 registers.
2940
2941 @item f
2942 cp2 registers.
2943
2944 @item i
2945 cp3 registers.
2946
2947 @item j
2948 cp1 + cp2 + cp3 registers.
2949
2950 @item I
2951 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
2952
2953 @item J
2954 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
2955
2956 @item K
2957 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
2958
2959 @item L
2960 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
2961
2962 @item M
2963 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
2964
2965 @item N
2966 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
2967
2968 @item Z
2969 Any SYMBOL_REF.
2970 @end table
2971
2972 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
2973 @table @code
2974 @item a
2975 Register r0.
2976
2977 @item b
2978 Register r1.
2979
2980 @item c
2981 Register r2.
2982
2983 @item d
2984 Register r8.
2985
2986 @item e
2987 Registers r0 through r7.
2988
2989 @item t
2990 Registers r0 and r1.
2991
2992 @item y
2993 The carry register.
2994
2995 @item z
2996 Registers r8 and r9.
2997
2998 @item I
2999 A constant between 0 and 3 inclusive.
3000
3001 @item J
3002 A constant that has exactly one bit set.
3003
3004 @item K
3005 A constant that has exactly one bit clear.
3006
3007 @item L
3008 A constant between 0 and 255 inclusive.
3009
3010 @item M
3011 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3012
3013 @item N
3014 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3015
3016 @item O
3017 A constant between 1 and 4 inclusive.
3018
3019 @item P
3020 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3021
3022 @item Q
3023 A memory reference that is a stack push.
3024
3025 @item R
3026 A memory reference that is a stack pop.
3027
3028 @item S
3029 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3030
3031 @item T
3032 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3033
3034 @item U
3035 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3036
3037 @item Z
3038 The constant 0.
3039
3040 @end table
3041
3042 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3043 @table @code
3044 @item a
3045 General-purpose 32-bit register
3046
3047 @item b
3048 One-bit boolean register
3049
3050 @item A
3051 MAC16 40-bit accumulator register
3052
3053 @item I
3054 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3055
3056 @item J
3057 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3058
3059 @item K
3060 Integer constant valid for BccI instructions
3061
3062 @item L
3063 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3064
3065 @end table
3066
3067 @end table
3068
3069 @ifset INTERNALS
3070 @node Disable Insn Alternatives
3071 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
3072 @cindex enabled
3073
3074 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable certain insn
3075 alternatives for machine-specific reasons.  This is useful when adding
3076 new instructions to an existing pattern which are only available for
3077 certain cpu architecture levels as specified with the @code{-march=}
3078 option.
3079
3080 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
3081 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
3082 unsatisfiable.
3083
3084 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
3085 in the machine description files:
3086
3087 @enumerate
3088 @item
3089 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
3090 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
3091 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
3092 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
3093 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
3094 @code{(const_int 0)} otherwise.
3095 @item
3096 A definition of another insn attribute used to describe for what
3097 reason an insn alternative might be available or
3098 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
3099 @item
3100 An assignement for the second attribute to each insn definition
3101 combining instructions which are not all available under the same
3102 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
3103 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
3104 disabled or enabled using the insn condition.)
3105 @end enumerate
3106
3107 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
3108 attribute:
3109
3110 @smallexample
3111
3112 (define_insn "*movdi_old"
3113   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
3114         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
3115   "!TARGET_NEW"
3116   "lgr %0,%1")
3117
3118 (define_insn "*movdi_new"
3119   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3120         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3121   "TARGET_NEW"
3122   "@@
3123    lgr  %0,%1
3124    ldgr %0,%1
3125    lgdr %0,%1")
3126
3127 @end smallexample
3128
3129 to:
3130
3131 @smallexample
3132
3133 (define_insn "*movdi_combined"
3134   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3135         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3136   ""
3137   "@@
3138    lgr  %0,%1
3139    ldgr %0,%1
3140    lgdr %0,%1"
3141   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
3142
3143 @end smallexample
3144
3145 with the @code{enabled} attribute defined like this:
3146
3147 @smallexample
3148
3149 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
3150
3151 (define_attr "enabled" ""
3152   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
3153          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
3154               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
3155          (const_int 1)]
3156         (const_int 0)))
3157
3158 @end smallexample
3159
3160 @end ifset
3161
3162 @ifset INTERNALS
3163 @node Define Constraints
3164 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3165 @cindex defining constraints
3166 @cindex constraints, defining
3167
3168 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3169 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3170 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3171 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3172
3173 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3174 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3175 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3176 must begin with a letter or underscore. 
3177
3178 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3179 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3180 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3181 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3182 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3183 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3184
3185 Register constraints correspond directly to register classes.
3186 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3187 definitions.
3188
3189 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3190 All three arguments are string constants.
3191 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3192 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
3193 constraint its length shall be the same for all constraints starting
3194 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
3195 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
3196 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
3197 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
3198 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
3199 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
3200 is not available on a given subarchitecture.
3201
3202 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
3203 constraint.  Docstrings are explained further below.
3204 @end deffn
3205
3206 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
3207 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
3208 constraint matches.
3209
3210 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
3211 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
3212 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
3213 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
3214 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
3215 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
3216 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
3217 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
3218 might match, just like predicate expressions.
3219
3220 @code{match_test} C expressions have access to the
3221 following variables:
3222
3223 @table @var
3224 @item op
3225 The RTL object defining the operand.
3226 @item mode
3227 The machine mode of @var{op}.
3228 @item ival
3229 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
3230 @item hval
3231 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3232 @code{const_double}.
3233 @item lval
3234 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3235 @code{const_double}.
3236 @item rval
3237 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
3238 @code{const_double}.
3239 @end table
3240
3241 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
3242 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
3243 object.
3244 @end deffn
3245
3246 Most non-register constraints should be defined with
3247 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
3248 are only appropriate for constraints that should be handled specially
3249 by @code{reload} if they fail to match.
3250
3251 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
3252 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
3253 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
3254 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
3255 base register (from the register class specified by
3256 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
3257
3258 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
3259 memory references, but only those that do not make use of an index
3260 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
3261 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
3262 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
3263 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
3264 memory address into a base register if required.  This is analogous to
3265 the way a @samp{o} constraint can handle any memory operand.
3266
3267 The syntax and semantics are otherwise identical to
3268 @code{define_constraint}.
3269 @end deffn
3270
3271 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
3272 Use this expression for constraints that match a subset of all address
3273 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
3274 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
3275 with @var{X} a base register.
3276
3277 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
3278 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
3279 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
3280 the generic @samp{p} constraint.
3281
3282 The syntax and semantics are otherwise identical to
3283 @code{define_constraint}.
3284 @end deffn
3285
3286 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
3287 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
3288 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
3289 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
3290 the future.  For the time being, constraints with these names must be
3291 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
3292 it correctly:
3293
3294 @smallexample
3295 @group
3296 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
3297   "@var{doc}@dots{}"
3298   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
3299        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
3300 @end group
3301 @end smallexample
3302 @c the semicolons line up in the formatted manual
3303
3304 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
3305 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
3306
3307 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
3308 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
3309 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
3310 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
3311 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
3312 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
3313 causes a reload failure.
3314
3315 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
3316 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
3317 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
3318 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
3319
3320 @node C Constraint Interface
3321 @subsection Testing constraints from C
3322 @cindex testing constraints
3323 @cindex constraints, testing
3324
3325 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
3326 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
3327 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
3328 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
3329 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
3330 may change in the future.
3331
3332 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
3333 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
3334 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
3335 the old constraint interface that machine-independent components of
3336 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
3337 future.
3338
3339 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
3340 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
3341 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
3342 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
3343 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
3344
3345 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
3346 @example
3347 @multitable {Original} {Mangled}
3348 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
3349 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
3350 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
3351 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
3352 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
3353 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
3354 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
3355 @end multitable
3356 @end example
3357
3358 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
3359 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
3360 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
3361 a larger identifier).
3362
3363 @deftp Enum constraint_num
3364 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
3365 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
3366 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
3367 argument expect one of these constants.
3368
3369 Machine-independent constraints do not have associated constants.
3370 This may change in the future.
3371 @end deftp
3372
3373 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
3374 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
3375 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
3376 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
3377 before @file{tm_p.h}.
3378 @end deftypefun
3379
3380 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
3381 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
3382 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
3383 specifies a register constraint, this function will always return
3384 @code{false}.
3385 @end deftypefun
3386
3387 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
3388 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
3389 a register constraint, or those registers are not available for the
3390 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
3391 @end deftypefun
3392
3393 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
3394 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
3395 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
3396 they must be tested in the C condition.  In the example, the
3397 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
3398 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
3399 definition from the i386 machine description.)
3400
3401 @smallexample
3402 (define_peephole2
3403   [(match_scratch:SI 3 "r")
3404    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3405         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
3406                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
3407
3408   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
3409
3410   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
3411    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
3412
3413   "")
3414 @end smallexample
3415
3416 @node Standard Names
3417 @section Standard Pattern Names For Generation
3418 @cindex standard pattern names
3419 @cindex pattern names
3420 @cindex names, pattern
3421
3422 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
3423 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
3424 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
3425 pattern to accomplish a certain task.
3426
3427 @table @asis
3428 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
3429 @item @samp{mov@var{m}}
3430 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
3431 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
3432 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
3433
3434 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
3435 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
3436 to store the specified value in the part of the register that corresponds
3437 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
3438 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
3439 outside the target word are left unchanged.
3440
3441 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
3442 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
3443 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
3444 If there are patterns accepting operands in larger modes,
3445 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
3446
3447 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
3448 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
3449 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
3450 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
3451 into a register.
3452
3453 @findex force_reg
3454 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
3455 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
3456 registers other than the operands.  For example, if you support the
3457 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
3458 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
3459 function which might generate new pseudo registers.
3460
3461 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
3462 fetching those modes from memory normally requires several insns and
3463 some temporary registers.
3464
3465 @findex change_address
3466 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
3467 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
3468 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
3469 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
3470 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
3471 an address into a valid address and no routine (such as
3472 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
3473 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
3474
3475 @findex reload_in_progress
3476 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
3477 declared if required) can be used to determine whether such special
3478 handling is required.
3479
3480 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
3481 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
3482 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
3483 machines explicit memory references will get optional reloads.
3484
3485 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
3486 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
3487
3488 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
3489 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
3490
3491 @findex can_create_pseudo_p
3492 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
3493 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
3494 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
3495
3496 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
3497 register to any other hard register provided that
3498 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
3499 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
3500
3501 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
3502 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
3503 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
3504 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
3505 point members.
3506
3507 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
3508 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
3509 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
3510 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
3511 floating point registers, then the constraints of the fixed point
3512 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
3513 reload into a floating point register.
3514
3515 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
3516 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
3517 @item @samp{reload_in@var{m}}
3518 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
3519 These named patterns have been obsoleted by the target hook
3520 @code{secondary_reload}.
3521
3522 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
3523 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
3524 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
3525 macro in @pxref{Register Classes}.
3526
3527 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
3528 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
3529 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
3530 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
3531 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
3532 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
3533 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
3534 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
3535 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
3536 for these patterns.
3537
3538 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
3539 @item @samp{movstrict@var{m}}
3540 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
3541 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
3542 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
3543 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
3544
3545 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
3546 @item @samp{movmisalign@var{m}}
3547 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
3548 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
3549 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
3550 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
3551 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
3552
3553 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
3554 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
3555
3556 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
3557 @item @samp{load_multiple}
3558 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
3559 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
3560 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
3561 number of consecutive registers.
3562
3563 Define this only if the target machine really has such an instruction;
3564 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
3565 registers from memory is to do them one at a time.
3566
3567 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
3568 registers can be stored into memory, such as particular starting or
3569 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
3570 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3571 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
3572
3573 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
3574 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
3575 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
3576 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
3577 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
3578
3579 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
3580 @item @samp{store_multiple}
3581 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
3582 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
3583 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
3584 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
3585
3586 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
3587 @item @samp{vec_set@var{m}}
3588 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
3589 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
3590
3591 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
3592 @item @samp{vec_extract@var{m}}
3593 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
3594 specify field index and operand 0 place to store value into.
3595
3596 @cindex @code{vec_extract_even@var{m}} instruction pattern
3597 @item @samp{vec_extract_even@var{m}}
3598 Extract even elements from the input vectors (operand 1 and operand 2). 
3599 The even elements of operand 2 are concatenated to the even elements of operand
3600 1 in their original order. The result is stored in operand 0. 
3601 The output and input vectors should have the same modes. 
3602
3603 @cindex @code{vec_extract_odd@var{m}} instruction pattern
3604 @item @samp{vec_extract_odd@var{m}}
3605 Extract odd elements from the input vectors (operand 1 and operand 2). 
3606 The odd elements of operand 2 are concatenated to the odd elements of operand 
3607 1 in their original order. The result is stored in operand 0.
3608 The output and input vectors should have the same modes.
3609
3610 @cindex @code{vec_interleave_high@var{m}} instruction pattern
3611 @item @samp{vec_interleave_high@var{m}}
3612 Merge high elements of the two input vectors into the output vector. The output
3613 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The high
3614 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the high
3615 @code{N/2} elements of the second input vector.
3616
3617 @cindex @code{vec_interleave_low@var{m}} instruction pattern
3618 @item @samp{vec_interleave_low@var{m}}
3619 Merge low elements of the two input vectors into the output vector. The output
3620 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The low
3621 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the low 
3622 @code{N/2} elements of the second input vector.
3623
3624 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
3625 @item @samp{vec_init@var{m}}
3626 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
3627 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
3628
3629 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
3630 @item @samp{push@var{m}1}
3631 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
3632 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
3633 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
3634 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
3635 method is deprecated.
3636
3637 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
3638 @item @samp{add@var{m}3}
3639 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
3640 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
3641 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
3642
3643 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
3644 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
3645 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
3646 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
3647 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
3648 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
3649 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
3650 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
3651 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
3652 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
3653 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
3654 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
3655 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
3656 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
3657 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
3658 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
3659 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
3660 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
3661 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
3662 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
3663 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
3664 @item @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
3665 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
3666 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
3667 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
3668 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
3669 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
3670 Similar, for other arithmetic operations.
3671
3672 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
3673 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
3674 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
3675 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
3676 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
3677 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
3678
3679 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
3680 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
3681 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
3682 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3683 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3684 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3685 modes.
3686
3687 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
3688 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
3689 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
3690 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3691 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3692 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3693 modes.
3694
3695 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
3696 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
3697 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
3698 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3699 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3700
3701 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
3702 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
3703 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
3704 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3705 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3706
3707 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
3708 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
3709 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
3710 @item @samp{udot_prod@var{m}}
3711 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements. 
3712 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a 
3713 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or 
3714 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
3715 is of the same mode as operand 3. 
3716
3717 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
3718 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
3719 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
3720 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
3721 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of 
3722 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
3723 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
3724 of a wider mode.)
3725
3726 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
3727 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
3728 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
3729 Whole vector left/right shift in bits.
3730 Operand 1 is a vector to be shifted.
3731 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
3732 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
3733 The output and input vectors should have the same modes.
3734
3735 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
3736 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
3737 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
3738 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
3739 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
3740 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
3741
3742 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
3743 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
3744 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
3745 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
3746 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
3747 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
3748 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
3749 saturating arithmetic.
3750
3751 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
3752 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
3753 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
3754 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
3755 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
3756 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
3757 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
3758
3759 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
3760 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
3761 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
3762 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
3763 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
3764 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
3765 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
3766 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
3767
3768 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
3769 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
3770 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
3771 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
3772 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
3773 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
3774 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
3775
3776 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
3777 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
3778 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
3779 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
3780 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
3781 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
3782 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
3783 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
3784 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
3785 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
3786 the output vector (operand 0).
3787
3788 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
3789 @cindex @code{vec_widen_umult_lo__@var{m}} instruction pattern
3790 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
3791 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
3792 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
3793 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
3794 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
3795 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
3796 elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S in the
3797 output vector (operand 0).
3798
3799 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
3800 @item @samp{mulhisi3}
3801 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
3802 a @code{SImode} product in operand 0.
3803
3804 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
3805 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
3806 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
3807 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
3808
3809 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
3810 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
3811 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
3812 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
3813 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
3814 multiplication.
3815
3816 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
3817 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
3818 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
3819 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
3820 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
3821 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
3822 multiplication.
3823
3824 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3825 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
3826 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
3827 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
3828 The least significant half of the product is discarded.
3829
3830 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3831 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
3832 Similar, but the multiplication is unsigned.
3833
3834 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3835 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
3836 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
3837 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
3838 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
3839 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
3840 the size of @var{m}.
3841
3842 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
3843 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
3844
3845 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
3846
3847 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3848 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
3849 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
3850 operands instead of sign-extending them.
3851
3852 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3853 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
3854 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
3855 signed-saturating.
3856
3857 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3858 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
3859 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
3860 unsigned-saturating.
3861
3862 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3863 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
3864 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
3865 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
3866 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
3867 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
3868 the size of @var{m}.
3869
3870 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
3871 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
3872 from operand 3.
3873
3874 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
3875
3876 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3877 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
3878 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
3879 operands instead of sign-extending them.
3880
3881 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3882 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
3883 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
3884 signed-saturating.
3885
3886 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
3887 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
3888 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
3889 unsigned-saturating.
3890
3891 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
3892 @item @samp{divmod@var{m}4}
3893 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
3894 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
3895 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
3896
3897 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
3898 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
3899 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
3900 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
3901 and remainder are computed.
3902
3903 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
3904 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
3905 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
3906 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
3907 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
3908
3909 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
3910 @item @samp{udivmod@var{m}4}
3911 Similar, but does unsigned division.
3912
3913 @anchor{shift patterns}
3914 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
3915 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
3916 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
3917 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
3918 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
3919 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
3920 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
3921 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
3922 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
3923 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3924 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
3925
3926 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
3927 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
3928 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
3929 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
3930 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
3931 Other shift and rotate instructions, analogous to the
3932 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
3933
3934 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
3935 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
3936 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
3937 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
3938 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
3939 @item @samp{vashl@var{m}3}, @samp{vashr@var{m}3}, @samp{vlshr@var{m}3}, @samp{vrotl@var{m}3}, @samp{vrotr@var{m}3}
3940 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
3941 instead of a scalar type.
3942
3943 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
3944 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
3945 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
3946 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
3947 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
3948
3949 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
3950 @item @samp{abs@var{m}2}
3951 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
3952
3953 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
3954 @item @samp{sqrt@var{m}2}
3955 Store the square root of operand 1 into operand 0.
3956
3957 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
3958 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
3959 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3960 type @code{float}.
3961
3962 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
3963 @item @samp{fmod@var{m}3}
3964 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
3965 operand 0, rounded towards zero to an integer.
3966
3967 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
3968 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
3969 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3970 type @code{float}.
3971
3972 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
3973 @item @samp{remainder@var{m}3}
3974 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
3975 operand 0, rounded to the nearest integer.
3976
3977 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
3978 which corresponds to the C data type @code{double} and the
3979 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
3980 to the C data type @code{float}.
3981
3982 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
3983 @item @samp{cos@var{m}2}
3984 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
3985
3986 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
3987 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
3988 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3989 type @code{float}.
3990
3991 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
3992 @item @samp{sin@var{m}2}
3993 Store the sine of operand 1 into operand 0.
3994
3995 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
3996 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
3997 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3998 type @code{float}.
3999
4000 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
4001 @item @samp{exp@var{m}2}
4002 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
4003
4004 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
4005 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
4006 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4007 type @code{float}.
4008
4009 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
4010 @item @samp{log@var{m}2}
4011 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
4012
4013 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
4014 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
4015 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4016 type @code{float}.
4017
4018 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
4019 @item @samp{pow@var{m}3}
4020 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
4021 into operand 0.
4022
4023 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
4024 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
4025 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4026 type @code{float}.
4027
4028 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
4029 @item @samp{atan2@var{m}3}
4030 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
4031 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
4032 determine the quadrant of the result.
4033
4034 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
4035 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
4036 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4037 type @code{float}.
4038
4039 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
4040 @item @samp{floor@var{m}2}
4041 Store the largest integral value not greater than argument.
4042
4043 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
4044 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
4045 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4046 type @code{float}.
4047
4048 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
4049 @item @samp{btrunc@var{m}2}
4050 Store the argument rounded to integer towards zero.
4051
4052 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
4053 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
4054 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4055 type @code{float}.
4056
4057 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
4058 @item @samp{round@var{m}2}
4059 Store the argument rounded to integer away from zero.
4060
4061 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
4062 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
4063 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4064 type @code{float}.
4065
4066 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
4067 @item @samp{ceil@var{m}2}
4068 Store the argument rounded to integer away from zero.
4069
4070 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
4071 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
4072 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4073 type @code{float}.
4074
4075 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
4076 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
4077 Store the argument rounded according to the default rounding mode
4078
4079 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
4080 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
4081 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4082 type @code{float}.
4083
4084 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
4085 @item @samp{rint@var{m}2}
4086 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
4087 raise the inexact exception when the result differs in value from
4088 the argument
4089
4090 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
4091 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
4092 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4093 type @code{float}.
4094
4095 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
4096 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
4097 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4098 point mode @var{n} as a signed number according to the current
4099 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4100
4101 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
4102 @item @samp{lround@var{m}2}
4103 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4104 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
4105 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4106
4107 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
4108 @item @samp{lfloor@var{m}2}
4109 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4110 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
4111 operand 0 (which has mode @var{n}).
4112
4113 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
4114 @item @samp{lceil@var{m}2}
4115 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4116 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
4117 operand 0 (which has mode @var{n}).
4118
4119 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
4120 @item @samp{copysign@var{m}3}
4121 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
4122 2 into operand 0.
4123
4124 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
4125 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
4126 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4127 type @code{float}.
4128
4129 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
4130 @item @samp{ffs@var{m}2}
4131 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
4132 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
4133 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
4134 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
4135 generating the instruction.
4136
4137 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
4138 corresponds to the C data type @code{int}.
4139
4140 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
4141 @item @samp{clz@var{m}2}
4142 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
4143 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
4144 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
4145 the result is undefined or has a useful value.
4146 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
4147 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
4148 operand to that mode before generating the instruction.
4149
4150 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
4151 @item @samp{ctz@var{m}2}
4152 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
4153 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
4154 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
4155 the result is undefined or has a useful value.
4156 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
4157 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
4158 operand to that mode before generating the instruction.
4159
4160 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
4161 @item @samp{popcount@var{m}2}
4162 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
4163 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
4164 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
4165 generating the instruction.
4166
4167 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
4168 @item @samp{parity@var{m}2}
4169 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
4170 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
4171 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
4172 the operand to that mode before generating the instruction.
4173
4174 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
4175 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
4176 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
4177
4178 @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
4179 @item @samp{cmp@var{m}}
4180 Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
4181 The RTL pattern should look like this:
4182
4183 @smallexample
4184 (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
4185                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
4186 @end smallexample
4187
4188 @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
4189 @item @samp{tst@var{m}}
4190 Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
4191 The RTL pattern should look like this:
4192
4193 @smallexample
4194 (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
4195 @end smallexample
4196
4197 @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
4198 not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
4199 would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
4200 The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
4201
4202 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
4203 @item @samp{movmem@var{m}}
4204 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
4205 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
4206 address in mode @code{Pmode}.
4207
4208 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
4209 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
4210 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
4211 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
4212 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
4213 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
4214 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
4215
4216 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4217 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4218 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4219 it may provide the value 4 for this operand.
4220
4221 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
4222 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
4223 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
4224 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
4225 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
4226
4227 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
4228 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
4229 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
4230 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
4231 individually moved data units in the block.
4232
4233 These patterns need not give special consideration to the possibility
4234 that the source and destination strings might overlap.
4235
4236 @cindex @code{movstr} instruction pattern
4237 @item @samp{movstr}
4238 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
4239 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
4240 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
4241 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
4242 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
4243 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
4244
4245 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
4246 @item @samp{setmem@var{m}}
4247 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
4248 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
4249 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
4250 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
4251 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
4252 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
4253
4254 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
4255 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
4256 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
4257 operand.
4258
4259 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
4260 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
4261 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
4262 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
4263 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
4264
4265 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
4266
4267 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
4268 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
4269 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
4270 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
4271 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4272 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4273 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
4274 at a time since either string may end in the first byte and reading past
4275 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
4276 effect of the instruction is to store a value in operand 0 whose sign
4277 indicates the result of the comparison.
4278
4279 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
4280 @item @samp{cmpstr@var{m}}
4281 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
4282 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
4283 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
4284 @code{Pmode}.
4285
4286 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4287 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4288 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4289 it may provide the value 4 for this operand.
4290
4291 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
4292 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
4293 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
4294 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
4295 cause a fault.  The effect of the instruction is to store a value in operand 0
4296 whose sign indicates the result of the comparison.
4297
4298 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
4299 @item @samp{cmpmem@var{m}}
4300 Block compare instruction, with five operands like the operands
4301 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4302 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4303 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
4304 any bytes in the two memory blocks.  The effect of the instruction is
4305 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
4306 comparison.
4307
4308 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
4309 @item @samp{strlen@var{m}}
4310 Compute the length of a string, with three operands.
4311 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
4312 a @code{mem} referring to the first character of the string,
4313 operand 2 is the character to search for (normally zero),
4314 and operand 3 is a constant describing the known alignment
4315 of the beginning of the string.
4316
4317 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
4318 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
4319 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
4320 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4321 @var{n}).
4322
4323 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
4324 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
4325 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
4326 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4327 @var{n}).
4328
4329 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
4330 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
4331 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4332 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
4333 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
4334 the value of operand 1 is an integer.
4335
4336 If the machine description defines this pattern, it also needs to
4337 define the @code{ftrunc} pattern.
4338
4339 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
4340 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
4341 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4342 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
4343 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
4344 value of operand 1 is an integer.
4345
4346 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
4347 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
4348 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
4349 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
4350 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
4351
4352 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
4353 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
4354 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
4355 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4356
4357 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
4358 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
4359 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
4360 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4361
4362 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
4363 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
4364 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4365 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4366 point or both floating point.
4367
4368 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
4369 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
4370 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4371 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4372 point or both floating point.
4373
4374 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
4375 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
4376 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4377 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4378 point.
4379
4380 @cindex @code{fract@var{mn}2} instruction pattern
4381 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
4382 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4383 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4384 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
4385 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
4386 or fixed-point to floating-point.
4387 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
4388
4389 @cindex @code{satfract@var{mn}2} instruction pattern
4390 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
4391 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4392 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4393 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
4394 or floating-point to fixed-point.
4395 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
4396 results to the maximum or the minimum.
4397
4398 @cindex @code{fractuns@var{mn}2} instruction pattern
4399 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
4400 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4401 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4402 could be unsigned integer to fixed-point, or
4403 fixed-point to unsigned integer.
4404 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
4405
4406 @cindex @code{satfractuns@var{mn}2} instruction pattern
4407 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
4408 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
4409 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4410 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
4411 results to the maximum or the minimum.
4412
4413 @cindex @code{extv} instruction pattern
4414 @item @samp{extv}
4415 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
4416 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
4417 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
4418 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
4419 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
4420 be valid for @code{word_mode}.
4421
4422 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4423 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
4424
4425 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
4426 before it is stored in operand 0.
4427
4428 @cindex @code{extzv} instruction pattern
4429 @item @samp{extzv}
4430 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
4431
4432 @cindex @code{insv} instruction pattern
4433 @item @samp{insv}
4434 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
4435 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
4436 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
4437 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
4438 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
4439
4440 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4441 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
4442
4443 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
4444 @item @samp{mov@var{mode}cc}
4445 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
4446 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
4447 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
4448
4449 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
4450 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
4451 conditionally move an integer value based on the floating point condition
4452 codes and vice versa.
4453
4454 If the machine does not have conditional move instructions, do not
4455 define these patterns.
4456
4457 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
4458 @item @samp{add@var{mode}cc}
4459 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
4460 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
4461 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
4462 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
4463
4464 @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
4465 @item @samp{s@var{cond}}
4466 Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
4467 Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
4468 @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
4469 as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
4470
4471 You specify the mode that the operand must have when you write the
4472 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
4473 which mode you have used and supplies an operand of that mode.
4474
4475 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
4476 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
4477 you should omit it from the machine description.  You describe to the
4478 compiler exactly which value is stored by defining the macro
4479 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
4480 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
4481 should omit those operations from the machine description.
4482
4483 These operations may fail, but should do so only in relatively
4484 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
4485 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
4486
4487 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
4488 that copies the constant one to the target and branches around an
4489 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
4490 the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
4491 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
4492 @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
4493 the machine description.
4494
4495 @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
4496 @item @samp{b@var{cond}}
4497 Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
4498 refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
4499 condition @var{cond}.
4500
4501 Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
4502 instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
4503 case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
4504 simply store the operands away and generate all the required insns in a
4505 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
4506 branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
4507 immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
4508 pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
4509
4510 Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
4511 where the mode used for the comparison depends on the condition being
4512 tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}.
4513
4514 The above discussion also applies to the @samp{mov@var{mode}cc} and
4515 @samp{s@var{cond}} patterns.
4516
4517 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
4518 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
4519 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
4520 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
4521 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
4522 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
4523
4524 @cindex @code{jump} instruction pattern
4525 @item @samp{jump}
4526 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
4527 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
4528 on all machines.
4529
4530 @cindex @code{call} instruction pattern
4531 @item @samp{call}
4532 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
4533 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
4534 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
4535 operands.
4536
4537 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
4538 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
4539 to put this information into the assembler code; they can put it in
4540 the RTL instead of operand 1.
4541
4542 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
4543 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
4544 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
4545 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
4546 instruction, the pattern for this operation should be a
4547 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
4548 address into a register and uses that register in the call instruction.
4549
4550 @cindex @code{call_value} instruction pattern
4551 @item @samp{call_value}
4552 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
4553 register in which the value is returned.  There are three more
4554 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
4555 instruction (but with numbers increased by one).
4556
4557 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
4558 insn.
4559
4560 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
4561 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
4562 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
4563 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
4564 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
4565 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
4566 adjustment made to the frame pointer.
4567
4568 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
4569 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
4570 can be eliminated, if desired.
4571
4572 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
4573 @item @samp{untyped_call}
4574 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
4575 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
4576 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
4577 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4578 the saving of a function return value into the result block.
4579
4580 This instruction pattern should be defined to support
4581 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
4582 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
4583 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
4584 multiple registers that can hold a return value
4585 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
4586
4587 @cindex @code{return} instruction pattern
4588 @item @samp{return}
4589 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
4590 defined only if a single instruction can do all the work of returning
4591 from a function.
4592
4593 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
4594 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
4595 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
4596 some class of functions only requires one instruction to implement a
4597 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
4598 to save any registers or allocate stack space.
4599
4600 @findex reload_completed
4601 @findex leaf_function_p
4602 For such machines, the condition specified in this pattern should only
4603 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
4604 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
4605 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
4606 a register window push is required.
4607
4608 Machines that have conditional return instructions should define patterns
4609 such as
4610
4611 @smallexample
4612 (define_insn ""
4613   [(set (pc)
4614         (if_then_else (match_operator
4615                          0 "comparison_operator"
4616                          [(cc0) (const_int 0)])
4617                       (return)
4618                       (pc)))]
4619   "@var{condition}"
4620   "@dots{}")
4621 @end smallexample
4622
4623 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
4624 named @samp{return} pattern.
4625
4626 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
4627 @item @samp{untyped_return}
4628 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
4629 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
4630 instructions are needed to return a value of any type.
4631
4632 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
4633 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
4634 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4635 the restoring of a function return value from the result block.
4636
4637 @cindex @code{nop} instruction pattern
4638 @item @samp{nop}
4639 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
4640 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
4641 RTL pattern.
4642
4643 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
4644 @item @samp{indirect_jump}
4645 An instruction to jump to an address which is operand zero.
4646 This pattern name is mandatory on all machines.
4647
4648 @cindex @code{casesi} instruction pattern
4649 @item @samp{casesi}
4650 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
4651 This instruction takes five operands:
4652
4653 @enumerate
4654 @item
4655 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
4656
4657 @item
4658 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
4659
4660 @item
4661 The total range of indices in the table---the largest index
4662 minus the smallest one (both inclusive).
4663
4664 @item
4665 A label that precedes the table itself.
4666
4667 @item
4668 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
4669 @end enumerate
4670
4671 The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
4672 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
4673 difference between the upper bound and the lower bound.
4674
4675 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
4676 @item @samp{tablejump}
4677 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
4678 capability which can be used to implement a dispatch table when there
4679 is no @samp{casesi} pattern.
4680
4681 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
4682 which should immediately precede the jump table.  If the macro
4683 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
4684 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
4685 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
4686 mode @code{Pmode}.
4687
4688 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
4689 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
4690 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
4691 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
4692
4693
4694 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
4695 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
4696 Conditional branch instruction that decrements a register and
4697 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
4698 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
4699 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
4700
4701 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
4702 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
4703 reduction is enabled.
4704
4705 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
4706 @item @samp{doloop_end}
4707 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
4708 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
4709 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
4710 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
4711 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
4712 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
4713 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
4714 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
4715 @xref{Looping Patterns}.
4716
4717 This optional instruction pattern should be defined for machines with
4718 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
4719 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
4720 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4721 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
4722 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
4723 too large for this instruction, make it fail.
4724
4725 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
4726 @item @samp{doloop_begin}
4727 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
4728 need to perform some initialization, such as loading special registers
4729 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
4730 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
4731 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
4732
4733
4734 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
4735 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
4736 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
4737 into operand 0.
4738
4739 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
4740 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
4741 and also has mode @code{Pmode}.
4742
4743 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
4744 the address of the function which would be called if the function
4745 pointer were used in an indirect call.
4746
4747 Only define this pattern if function pointers on the target machine
4748 can have different values but still call the same function when
4749 used in an indirect call.
4750
4751 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
4752 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
4753 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
4754 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
4755 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
4756 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
4757 @item @samp{save_stack_block}
4758 @itemx @samp{save_stack_function}
4759 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
4760 @itemx @samp{restore_stack_block}
4761 @itemx @samp{restore_stack_function}
4762 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
4763 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
4764 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
4765 such machines.
4766
4767 Some machines require special handling for stack pointer saves and
4768 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
4769 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
4770 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
4771 saves and restores are:
4772
4773 @enumerate
4774 @item
4775 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
4776 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
4777 restores the stack pointer when the block is exited.
4778
4779 @item
4780 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
4781 similar job for the outermost block of a function and are used when the
4782 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
4783 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
4784 restore sequence on some machines.
4785
4786 @item
4787 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
4788 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
4789 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
4790 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
4791 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
4792 and restoring additional data such as register window information or
4793 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
4794 such required data.
4795 @end enumerate
4796
4797 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
4798 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
4799 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
4800 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
4801 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
4802 for a particular type of save (either because no save is needed or
4803 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
4804 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
4805 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
4806 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
4807
4808 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
4809 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
4810 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
4811
4812 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
4813 @item @samp{allocate_stack}
4814 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
4815 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
4816
4817 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
4818 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
4819 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
4820 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
4821 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
4822 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
4823 stack is free.
4824
4825 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
4826 Some machines require other operations such as stack probes or
4827 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
4828 operations in addition to updating the stack pointer.
4829
4830 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
4831 @item @samp{check_stack}
4832 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
4833 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
4834 to perform the needed check and signaling an error if the stack
4835 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
4836 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
4837 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
4838 limit from a global or thread-specific variable or register.
4839
4840 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
4841 @item @samp{nonlocal_goto}
4842 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
4843 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
4844 each representing a value to be used in the jump.  The first
4845 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
4846 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
4847 the third is the address of a location where the stack is saved,
4848 and the last is the address of the label, to be placed in the
4849 location for the incoming static chain.
4850
4851 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
4852 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
4853 and static chain, restore the stack (using the
4854 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
4855 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
4856 not work on your machine.
4857
4858 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
4859 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
4860 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
4861 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
4862 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
4863 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
4864 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
4865 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
4866 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
4867 There are no arguments.
4868
4869 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
4870 @item @samp{exception_receiver}
4871 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4872 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4873 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4874 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4875 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
4876 an exception.  There are no arguments.
4877
4878 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
4879 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
4880 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
4881 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
4882 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
4883 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
4884 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
4885 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
4886 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
4887 the first three are normally used by the generic mechanism.
4888
4889 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
4890 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
4891 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4892 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4893 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4894 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4895 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
4896 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
4897 at a small offset from that label.
4898
4899 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
4900 @item @samp{builtin_longjmp}
4901 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
4902 You will not normally need to define this pattern unless you also define
4903 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
4904 @code{jmp_buf}.
4905
4906 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
4907 @item @samp{eh_return}
4908 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
4909 and thence the call frame exception handling library routines, are
4910 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
4911 the abnormal return path.
4912
4913 The address of the exception handler to which the function should return
4914 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
4915 the pattern to some special register or memory location.
4916 If the pattern needs to determine the location of the target call
4917 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
4918 if defined; it will have already been assigned.
4919
4920 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
4921 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
4922 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
4923 handling is to be used.
4924
4925 @cindex @code{prologue} instruction pattern
4926 @anchor{prologue instruction pattern}
4927 @item @samp{prologue}
4928 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
4929 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
4930 pointer register, saving callee saved registers, etc.
4931
4932 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
4933 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
4934
4935 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
4936 instruction scheduling.
4937
4938 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
4939 @anchor{epilogue instruction pattern}
4940 @item @samp{epilogue}
4941 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
4942 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
4943 registers and emitting the return instruction.
4944
4945 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
4946 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
4947
4948 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
4949 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
4950
4951 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
4952 @item @samp{sibcall_epilogue}
4953 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
4954 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
4955 sibling call (aka tail call) sites.
4956
4957 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
4958 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
4959 function.
4960
4961 @cindex @code{trap} instruction pattern
4962 @item @samp{trap}
4963 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
4964 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
4965 front end to signal `invalid array index' exceptions.
4966
4967 @cindex @code{conditional_trap} instruction pattern
4968 @item @samp{conditional_trap}
4969 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
4970 performs a comparison.  Operand 1 is the trap code, an integer.
4971
4972 A typical @code{conditional_trap} pattern looks like
4973
4974 @smallexample
4975 (define_insn "conditional_trap"
4976   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
4977              [(cc0) (const_int 0)])
4978             (match_operand 1 "const_int_operand" "i"))]
4979   ""
4980   "@dots{}")
4981 @end smallexample
4982
4983 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
4984 @item @samp{prefetch}
4985
4986 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
4987 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
4988 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
4989 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
4990 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
4991 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
4992 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
4993 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
4994 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
4995
4996 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
4997 the values of operands 1 and 2.
4998
4999 @cindex @code{blockage} instruction pattern
5000 @item @samp{blockage}
5001
5002 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
5003 scheduler from moving instructions across the boundary defined by the
5004 blockage insn.  Normally an UNSPEC_VOLATILE pattern.
5005
5006 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
5007 @item @samp{memory_barrier}
5008
5009 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
5010 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
5011 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
5012 This pattern has no operands.
5013
5014 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
5015 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
5016
5017 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
5018 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
5019 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
5020 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
5021 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
5022 of the operation; it should contain the contents of the memory
5023 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
5024 a copy of operand 2.
5025
5026 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
5027
5028 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5029 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5030 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5031 after the atomic operation.
5032
5033 @cindex @code{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}} instruction pattern
5034 @item @samp{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}}
5035
5036 This pattern is just like @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}, except
5037 it should act as if compare part of the compare-and-swap were issued via
5038 @code{cmp@var{m}}.  This comparison will only be used with @code{EQ} and
5039 @code{NE} branches and @code{setcc} operations.
5040
5041 Some targets do expose the success or failure of the compare-and-swap
5042 operation via the status flags.  Ideally we wouldn't need a separate
5043 named pattern in order to take advantage of this, but the combine pass
5044 does not handle patterns with multiple sets, which is required by
5045 definition for @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}.
5046
5047 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
5048 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
5049 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
5050 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
5051 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
5052 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
5053 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
5054 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
5055 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
5056
5057 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
5058 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
5059 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
5060
5061 The ``nand'' operation is @code{~op0 & op1}.
5062
5063 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5064 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5065 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5066 after the atomic operation.
5067
5068 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
5069 from a compare-and-swap operation, if defined.
5070
5071 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
5072 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
5073 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
5074 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
5075 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
5076 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
5077 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
5078 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
5079 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
5080
5081 These patterns are emit code for an atomic operation on memory,
5082 and return the value that the memory contained before the operation.
5083 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
5084 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
5085 to the binary operator.
5086
5087 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5088 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5089 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5090 after the atomic operation.
5091
5092 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
5093 from a compare-and-swap operation, if defined.
5094
5095 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
5096 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
5097 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
5098 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
5099 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
5100 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
5101 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
5102 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
5103 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
5104
5105 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
5106 except that they return the value that exists in the memory location
5107 after the operation, rather than before the operation.
5108
5109 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
5110 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
5111
5112 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
5113 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
5114 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
5115 is the value to set in the lock.
5116
5117 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
5118 which the previous value in memory operand is copied into the result
5119 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
5120
5121 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
5122 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
5123 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
5124 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
5125 The true contents of the memory operand are implementation defined.
5126
5127 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
5128 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
5129 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
5130
5131 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
5132 a compare-and-swap operation, if defined.
5133
5134 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
5135 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
5136
5137 This pattern, if defined, releases a lock set by
5138 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
5139 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
5140
5141 If the target doesn't implement full semantics for
5142 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
5143 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
5144 of the memory operand are implementation defined.
5145
5146 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
5147 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
5148 released only after all previous memory operations have completed.
5149
5150 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
5151 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
5152
5153 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
5154 @item @samp{stack_protect_set}
5155
5156 This pattern, if defined, moves a @code{Pmode} value from the memory
5157 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
5158 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
5159 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
5160 having clobbered it.
5161
5162 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
5163
5164 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
5165 @item @samp{stack_protect_test}
5166
5167 This pattern, if defined, compares a @code{Pmode} value from the
5168 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
5169 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
5170 weren't equal.
5171
5172 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
5173 conditional branch pattern is used.
5174
5175 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
5176 @item @samp{clear_cache}
5177
5178 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
5179 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
5180 inclusive and operand 1 exclusive.
5181
5182 If this pattern is not defined, a call to the library function
5183 @code{__clear_cache} is used.
5184
5185 @end table
5186
5187 @end ifset
5188 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
5189 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
5190 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
5191 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
5192 @ifset INTERNALS
5193 @node Pattern Ordering
5194 @section When the Order of Patterns Matters
5195 @cindex Pattern Ordering
5196 @cindex Ordering of Patterns
5197
5198 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
5199 pattern that appears first in the machine description is the one used.
5200 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
5201 and faster instructions (those that will produce better code when they
5202 do match) should usually go first in the description.
5203
5204 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
5205 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
5206 instruction for converting a fullword to floating point and another
5207 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
5208 an integer to floating point could match either one.  We put the
5209 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
5210 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
5211 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
5212 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
5213 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
5214 constant value.
5215
5216 @end ifset
5217 @ifset INTERNALS
5218 @node Dependent Patterns
5219 @section Interdependence of Patterns
5220 @cindex Dependent Patterns
5221 @cindex Interdependence of Patterns
5222
5223 Every machine description must have a named pattern for each of the
5224 conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
5225 must always have the form
5226
5227 @smallexample
5228 (set (pc)
5229      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
5230                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
5231                    (pc)))
5232 @end smallexample
5233
5234 @noindent
5235 In addition, every machine description must have an anonymous pattern
5236 for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
5237 look like
5238
5239 @smallexample
5240 (set (pc)
5241      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
5242                    (pc)
5243                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
5244 @end smallexample
5245
5246 @noindent
5247 They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
5248 branches into reverse-conditional branches.
5249
5250 It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
5251 reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
5252 example,
5253
5254 @smallexample
5255 (define_insn ""
5256   [(set (pc)
5257         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
5258                                       [(cc0) (const_int 0)])
5259                       (pc)
5260                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
5261   "@var{condition}"
5262   "@dots{}")
5263 @end smallexample
5264
5265 In some cases machines support instructions identical except for the
5266 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
5267 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
5268 patterns are
5269
5270 @smallexample
5271 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
5272      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
5273
5274 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
5275      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
5276 @end smallexample
5277
5278 @noindent
5279 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
5280 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
5281 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
5282 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
5283 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
5284 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
5285
5286 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
5287 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
5288 compilations.
5289
5290 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
5291 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
5292 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
5293 you should not provide separate patterns for increment and decrement
5294 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
5295 that supports register-register add insns by examining the operands and
5296 generating the appropriate machine instruction.
5297
5298 @end ifset
5299 @ifset INTERNALS
5300 @node Jump Patterns
5301 @section Defining Jump Instruction Patterns
5302 @cindex jump instruction patterns
5303 @cindex defining jump instruction patterns
5304
5305 For most machines, GCC assumes that the machine has a condition code.
5306 A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
5307 signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
5308 insn tests the condition code and branches or not according its value.
5309 The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
5310 common machines, such as the VAX, the 68000 and the 32000, work this
5311 way.
5312
5313 Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
5314 only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
5315 these machines is to treat them just like the others until the final stage
5316 where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
5317 compare instruction, peek ahead at the following branch using
5318 @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
5319 being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
5320 the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
5321 otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
5322 can treat signed and unsigned branches identically.
5323
5324 The reason you can do this is that GCC always generates a pair of
5325 consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
5326 set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
5327 until the end.
5328
5329 To go with this technique, you must define the machine-description macro
5330 @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
5331 compare instruction is superfluous.
5332
5333 Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
5334 A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
5335 compare instruction, record its operands in two static variables.  When
5336 outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
5337 output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
5338
5339 It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
5340 In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
5341 will be combined according to these patterns.  But this does not happen
5342 if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
5343 above in addition to any special patterns you define.
5344
5345 In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
5346 code and there may not even be a separate condition code register.  On
5347 these machines, the restriction that the definition and use of the
5348 condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
5349 important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
5350 delay for taken branches unless the condition code register is set three
5351 instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
5352 scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
5353 separate the definition and use of the condition code register.
5354
5355 On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
5356 to represent the condition code.  If there is a specific condition code
5357 register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
5358 comparison result can be placed in any general register, or if there are
5359 multiple condition registers, use a pseudo register.
5360
5361 @findex prev_cc0_setter
5362 @findex next_cc0_user
5363 On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
5364 the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
5365 SPARC, setting the condition code directly from an add or subtract
5366 instruction does not clear the overflow bit the way that a test
5367 instruction does, so a different branch instruction must be used for
5368 some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
5369 and use of the condition code must be adjacent (separated only by
5370 @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
5371 (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
5372 located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
5373 and @code{next_cc0_user}.
5374
5375 However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
5376 those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
5377 compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
5378 we use the machine mode of the condition code register to record
5379 different formats of the condition code register.
5380
5381 Registers used to store the condition code value should have a mode that
5382 is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
5383 additional modes are required (as for the add example mentioned above in
5384 the SPARC), define them in @file{@var{machine}-modes.def}
5385 (@pxref{Condition Code}).  Also define @code{SELECT_CC_MODE} to choose
5386 a mode given an operand of a compare.
5387
5388 If it is known during RTL generation that a different mode will be
5389 required (for example, if the machine has separate compare instructions
5390 for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
5391 be specified at that time.
5392
5393 If the cases that require different modes would be made by instruction
5394 combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
5395 mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
5396 written using that mode.  To support the case of the add on the SPARC
5397 discussed above, we have the pattern
5398
5399 @smallexample
5400 (define_insn ""
5401   [(set (reg:CC_NOOV 0)
5402         (compare:CC_NOOV
5403           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
5404                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
5405           (const_int 0)))]
5406   ""
5407   "@dots{}")
5408 @end smallexample
5409
5410 The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the SPARC returns @code{CC_NOOVmode}
5411 for comparisons whose argument is a @code{plus}.
5412
5413 @end ifset
5414 @ifset INTERNALS
5415 @node Looping Patterns
5416 @section Defining Looping Instruction Patterns
5417 @cindex looping instruction patterns
5418 @cindex defining looping instruction patterns
5419
5420 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
5421 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
5422 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
5423 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
5424 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
5425 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
5426 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
5427 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
5428 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
5429 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
5430 the jump.
5431
5432 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
5433 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
5434 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
5435 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
5436 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
5437 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
5438 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
5439 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
5440 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
5441 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
5442 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
5443 following for its @code{dbra} instruction:
5444
5445 @smallexample
5446 @group
5447 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5448   [(set (pc)
5449         (if_then_else
5450           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5451                        (const_int -1))
5452               (const_int 0))
5453           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5454           (pc)))
5455    (set (match_dup 0)
5456         (plus:SI (match_dup 0)
5457                  (const_int -1)))]
5458   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5459   "@dots{}")
5460 @end group
5461 @end smallexample
5462
5463 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
5464 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
5465 since this insn is generated by the instruction combination phase
5466 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
5467 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
5468 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
5469 pattern will not be matched by the combiner.
5470
5471 @smallexample
5472 @group
5473 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5474   [(set (pc)
5475         (if_then_else
5476           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5477               (const_int 1))
5478           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5479           (pc)))
5480    (set (match_dup 0)
5481         (plus:SI (match_dup 0)
5482                  (const_int -1)))]
5483   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5484   "@dots{}")
5485 @end group
5486 @end smallexample
5487
5488 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
5489 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
5490 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
5491 information collected during strength reduction.
5492
5493 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
5494 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
5495 is an optional companion pattern that can be used for initialization
5496 needed for some low-overhead looping instructions.
5497
5498 Note that some machines require the actual looping instruction to be
5499 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
5500 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
5501 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
5502 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
5503 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
5504 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
5505 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
5506 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
5507 desired special iteration counter register was not allocated, this
5508 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
5509 instruction pair.
5510
5511 The essential difference between the
5512 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
5513 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
5514 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
5515 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
5516 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
5517 may become redundant and removed by the flow pass.
5518
5519
5520 @end ifset
5521 @ifset INTERNALS
5522 @node Insn Canonicalizations
5523 @section Canonicalization of Instructions
5524 @cindex canonicalization of instructions
5525 @cindex insn canonicalization
5526
5527 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
5528 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
5529 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
5530 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
5531 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
5532 number of insn patterns required.
5533
5534 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
5535 are performed:
5536
5537 @itemize @bullet
5538 @item
5539 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
5540 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
5541 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
5542 be supplied.
5543
5544 @item
5545 For associative operators, a sequence of operators will always chain
5546 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
5547 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
5548 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
5549 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
5550 floating-point.
5551
5552 @item
5553 @cindex @code{neg}, canonicalization of
5554 @cindex @code{not}, canonicalization of
5555 @cindex @code{mult}, canonicalization of
5556 @cindex @code{plus}, canonicalization of
5557 @cindex @code{minus}, canonicalization of
5558 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
5559 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
5560 first operand.
5561
5562 @item
5563 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
5564 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
5565 the operations as far as possible.  For instance,
5566 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
5567 @code{(plus (mult (neg A) B) C)} is canonicalized as
5568 @code{(minus A (mult B C))}.
5569
5570 @cindex @code{compare}, canonicalization of
5571 @item
5572 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
5573 on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
5574 machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
5575 a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
5576 cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
5577 matching a constant as the first operand unless the machine actually has
5578 such an instruction.
5579
5580 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
5581 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
5582 above.
5583
5584 @item
5585 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
5586 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
5587 of @code{ltu}.
5588
5589 @item
5590 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
5591 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
5592
5593 @item
5594 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
5595 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
5596
5597 @cindex @code{ior}, canonicalization of
5598 @cindex @code{and}, canonicalization of
5599 @cindex De Morgan's law
5600 @item
5601 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
5602 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
5603 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
5604
5605 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
5606 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
5607 for that instruction as
5608
5609 @smallexample
5610 (define_insn ""
5611   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5612         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5613                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
5614   "@dots{}"
5615   "@dots{}")
5616 @end smallexample
5617
5618 @noindent
5619 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
5620
5621 @smallexample
5622 (define_insn ""
5623   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5624         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5625                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
5626   "@dots{}"
5627   "@dots{}")
5628 @end smallexample
5629
5630 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
5631 logically equivalent RTL expressions.
5632
5633 @cindex @code{xor}, canonicalization of
5634 @item
5635 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
5636 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
5637 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
5638
5639 @item
5640 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
5641 the form
5642
5643 @smallexample
5644 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
5645 @end smallexample
5646
5647 @item
5648 On machines that do not use @code{cc0},
5649 @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
5650 @var{x}.
5651
5652 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
5653 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
5654 @item
5655 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
5656 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
5657 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
5658
5659 @end itemize
5660
5661 Further canonicalization rules are defined in the function
5662 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
5663
5664 @end ifset
5665 @ifset INTERNALS
5666 @node Expander Definitions
5667 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
5668 @cindex expander definitions
5669 @cindex code generation RTL sequences
5670 @cindex defining RTL sequences for code generation
5671
5672 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
5673 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
5674 represent them.  For these target machines, you can write a
5675 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
5676
5677 @findex define_expand
5678 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
5679 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
5680 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
5681
5682 A @code{define_expand} RTX has four operands:
5683
5684 @itemize @bullet
5685 @item
5686 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
5687 use for it is to refer to it by name.
5688
5689 @item
5690 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
5691 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
5692 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
5693
5694 @item
5695 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
5696 used to express how the availability of this pattern depends on
5697 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
5698 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
5699 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
5700 depend on the data in the insn being matched, but only the
5701 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
5702 during initialization in order to learn exactly which named instructions
5703 are available in a particular run.
5704
5705 @item
5706 The preparation statements, a string containing zero or more C
5707 statements which are to be executed before RTL code is generated from
5708 the RTL template.
5709
5710 Usually these statements prepare temporary registers for use as
5711 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
5712 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
5713 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
5714 @end itemize
5715
5716 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
5717 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
5718 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
5719 it.
5720
5721 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
5722 also describes the operands that need to be specified when this pattern
5723 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
5724
5725 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
5726 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
5727 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
5728 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
5729 information to preload the operand into a register if that is required for
5730 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
5731 references should use @code{match_dup}.
5732
5733 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
5734 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
5735 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
5736 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
5737 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
5738 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
5739 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
5740 compute the values and store them into the appropriate elements of
5741 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
5742
5743 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
5744 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
5745 as a statement.
5746
5747 @table @code
5748
5749 @findex DONE
5750 @item DONE
5751 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
5752 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
5753 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
5754 preparation statements; the RTL template will not be generated.
5755
5756 @findex FAIL
5757 @item FAIL
5758 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
5759 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
5760 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
5761
5762 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
5763 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
5764 operations.
5765 @end table
5766
5767 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
5768 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
5769 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
5770 insn.
5771
5772 The RTL template is not used for matching, only for generating the
5773 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
5774 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
5775 list of operands, such as this example:
5776
5777 @smallexample
5778 @group
5779 (define_expand "addsi3"
5780   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5781    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5782    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
5783 @end group
5784 @group
5785   ""
5786   "
5787 @{
5788   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
5789   DONE;
5790 @}")
5791 @end group
5792 @end smallexample
5793
5794 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
5795
5796 @smallexample
5797 @group
5798 (define_expand "ashlsi3"
5799   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5800         (ashift:SI
5801 @end group
5802 @group
5803           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5804           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
5805   ""
5806   "
5807 @end group
5808 @end smallexample
5809
5810 @smallexample
5811 @group
5812 @{
5813   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
5814       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
5815     FAIL;
5816 @}")
5817 @end group
5818 @end smallexample
5819
5820 @noindent
5821 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
5822 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
5823 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
5824 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
5825 library call).
5826
5827 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
5828 patterns with names, then it would be possible to use a
5829 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
5830 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
5831
5832 @smallexample
5833 (define_expand "zero_extendhisi2"
5834   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
5835         (const_int 0))
5836    (set (strict_low_part
5837           (subreg:HI
5838             (match_dup 0)
5839             0))
5840         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
5841   ""
5842   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
5843 @end smallexample
5844
5845 @noindent
5846 @findex make_safe_from
5847 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
5848 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
5849 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
5850 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
5851 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
5852 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
5853 by emitting another RTL insn.
5854
5855 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
5856 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
5857 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
5858 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
5859 on this machine.  So it must be copied into a register with
5860 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
5861
5862 @smallexample
5863 (define_expand "zero_extendhisi2"
5864   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5865         (and:SI (subreg:SI
5866                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
5867                   0)
5868                 (match_dup 2)))]
5869   ""
5870   "operands[2]
5871      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
5872 @end smallexample
5873
5874 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
5875 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
5876 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
5877 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
5878 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
5879 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
5880 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
5881 in the compiler.
5882
5883 @end ifset
5884 @ifset INTERNALS
5885 @node Insn Splitting
5886 @section Defining How to Split Instructions
5887 @cindex insn splitting
5888 @cindex instruction splitting
5889 @cindex splitting instructions
5890
5891 There are two cases where you should specify how to split a pattern
5892 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
5893 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
5894 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
5895 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
5896 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
5897 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
5898 cannot be placed into a delay slot.
5899
5900 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
5901 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
5902 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
5903 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
5904 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
5905 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
5906 scheduling.
5907
5908 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
5909 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
5910 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
5911 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
5912 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
5913 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
5914 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
5915 split the addition into two insns is machine-dependent.
5916
5917 @findex define_split
5918 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
5919 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
5920
5921 @smallexample
5922 (define_split
5923   [@var{insn-pattern}]
5924   "@var{condition}"
5925   [@var{new-insn-pattern-1}
5926    @var{new-insn-pattern-2}
5927    @dots{}]
5928   "@var{preparation-statements}")
5929 @end smallexample
5930
5931 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
5932 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
5933 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
5934 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
5935 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
5936 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
5937
5938 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
5939 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5940 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
5941 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
5942 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
5943 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
5944 must not allocate any space in the stack frame.
5945
5946 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
5947 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
5948 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
5949 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
5950 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
5951 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
5952 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
5953 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
5954 of those definitions.
5955
5956 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
5957 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
5958 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
5959
5960 @smallexample
5961 (define_split
5962   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5963         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
5964   ""
5965   [(set (match_dup 0)
5966         (ashift:SI (match_dup 1)
5967                    (const_int 16)))
5968    (set (match_dup 0)
5969         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
5970                      (const_int 16)))]
5971   "
5972 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
5973 @end smallexample
5974
5975 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
5976 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
5977 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
5978 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
5979 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
5980 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
5981 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
5982 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
5983 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
5984 @code{define_split} that will never produce insns that match).
5985
5986 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
5987 @file{rs6000.md}:
5988
5989 @smallexample
5990 (define_split
5991   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5992         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
5993                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
5994   ""
5995   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
5996    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
5997 "
5998 @{
5999   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
6000   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
6001
6002   if (low & 0x8000)
6003     high++, low |= 0xffff0000;
6004
6005   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
6006   operands[4] = GEN_INT (low);
6007 @}")
6008 @end smallexample
6009
6010 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
6011 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
6012 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
6013 can be substituted into the address of a subsequent operation.
6014
6015 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
6016 an equality comparison of a register and a large constant:
6017
6018 @smallexample
6019 (define_split
6020   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
6021         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
6022                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
6023    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
6024   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
6025    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
6026        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
6027   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
6028    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
6029   "
6030 @{
6031   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
6032      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
6033      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
6034
6035   int c = INTVAL (operands[2]);
6036   int sextc = (c << 16) >> 16;
6037   int xorv = c ^ sextc;
6038
6039   operands[4] = GEN_INT (xorv);
6040   operands[5] = GEN_INT (sextc);
6041 @}")
6042 @end smallexample
6043
6044 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
6045 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
6046 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
6047 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
6048 are not valid.
6049
6050 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
6051 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
6052 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
6053 several restriction apply.
6054
6055 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
6056 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
6057 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
6058 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
6059 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
6060 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
6061 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
6062 it was an simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
6063 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
6064 forward jumps to the newly created labels.
6065
6066 @findex define_insn_and_split
6067 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
6068 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
6069 this:
6070
6071 @smallexample
6072 (define_insn_and_split
6073   [@var{insn-pattern}]
6074   "@var{condition}"
6075   "@var{output-template}"
6076   "@var{split-condition}"
6077   [@var{new-insn-pattern-1}
6078    @var{new-insn-pattern-2}
6079    @dots{}]
6080   "@var{preparation-statements}"
6081   [@var{insn-attributes}])
6082
6083 @end smallexample
6084
6085 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
6086 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
6087 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
6088 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
6089 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
6090 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
6091 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
6092 from i386.md:
6093
6094 @smallexample
6095 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
6096   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
6097      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
6098    (clobber (reg:CC 17))]
6099   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
6100   "#"
6101   "&& reload_completed"
6102   [(parallel [(set (match_dup 0)
6103                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
6104               (clobber (reg:CC 17))])]
6105   ""
6106   [(set_attr "type" "alu1")])
6107
6108 @end smallexample
6109
6110 In this case, the actual split condition will be
6111 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
6112
6113 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
6114 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
6115 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
6116 having to ensure the two patterns' templates match.
6117
6118 @end ifset
6119 @ifset INTERNALS
6120 @node Including Patterns
6121 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
6122 @cindex insn includes
6123
6124 @findex include
6125 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
6126 look for patterns that are in files other than in the file
6127 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
6128
6129 It looks like:
6130
6131 @smallexample
6132
6133 (include
6134   @var{pathname})
6135 @end smallexample
6136
6137 For example:
6138
6139 @smallexample
6140
6141 (include "filestuff")
6142
6143 @end smallexample
6144
6145 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
6146 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
6147 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
6148
6149
6150 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
6151 and placed into subdirectories.
6152
6153 By specifying:
6154
6155 @smallexample
6156
6157 (include "BOGUS/filestuff")
6158
6159 @end smallexample
6160
6161 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
6162
6163 Specifying an absolute path for the include file such as;
6164 @smallexample
6165
6166 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
6167
6168 @end smallexample
6169 is permitted but is not encouraged.
6170
6171 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
6172 @cindex directory options .md
6173 @cindex options, directory search
6174 @cindex search options
6175
6176 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
6177 For example:
6178
6179 @smallexample
6180
6181 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
6182
6183 @end smallexample
6184
6185
6186 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
6187 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
6188 file, substituting your own version, since these directories are
6189 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
6190 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
6191 order; the standard default directory come after.
6192
6193
6194 @end ifset
6195 @ifset INTERNALS
6196 @node Peephole Definitions
6197 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
6198 @cindex peephole optimizer definitions
6199 @cindex defining peephole optimizers
6200
6201 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
6202 definitions of machine-specific peephole optimizations.
6203
6204 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
6205 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
6206 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
6207 though the second one does not appear to use a register computed in the
6208 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
6209 opportunities.
6210
6211 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
6212 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
6213 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
6214 is deprecated.
6215
6216 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
6217 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
6218 but before scheduling, which may result in much better code for
6219 targets that do scheduling.
6220
6221 @menu
6222 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
6223 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
6224 @end menu
6225
6226 @end ifset
6227 @ifset INTERNALS
6228 @node define_peephole
6229 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
6230 @findex define_peephole
6231
6232 @need 1000
6233 A definition looks like this:
6234
6235 @smallexample
6236 (define_peephole
6237   [@var{insn-pattern-1}
6238    @var{insn-pattern-2}
6239    @dots{}]
6240   "@var{condition}"
6241   "@var{template}"
6242   "@var{optional-insn-attributes}")
6243 @end smallexample
6244
6245 @noindent
6246 The last string operand may be omitted if you are not using any
6247 machine-specific information in this machine description.  If present,
6248 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
6249
6250 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
6251 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
6252 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
6253 the next, and so on.
6254
6255 Each of the insns matched by a peephole must also match a
6256 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
6257 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
6258 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
6259 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
6260 stages.
6261
6262 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
6263 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
6264 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
6265 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
6266 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
6267 other.
6268
6269 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
6270 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
6271 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
6272 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
6273 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
6274
6275 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
6276 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
6277 previously tested.
6278
6279 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
6280 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
6281 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
6282 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
6283 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
6284 patterns.
6285
6286 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
6287 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
6288 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
6289 the operands.
6290
6291 @findex prev_active_insn
6292 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
6293 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
6294 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
6295 to refer to the last of the insns being matched; use
6296 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
6297
6298 @findex dead_or_set_p
6299 When optimizing computations with intermediate results, you can use
6300 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
6301 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
6302 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
6303 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
6304 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
6305 value (from @code{operands[@var{i}]}).
6306
6307 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
6308 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
6309 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
6310 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
6311 used in matching the original sequence of insns.
6312
6313 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
6314 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
6315 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
6316 as the insn pattern to control how the insn is output.
6317
6318 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
6319 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
6320
6321 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
6322
6323 @smallexample
6324 (define_peephole
6325   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
6326    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
6327         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
6328   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
6329 @{
6330   rtx xoperands[2];
6331   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
6332 #ifdef MOTOROLA
6333   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
6334   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
6335   return "fmove.d (sp)+,%0";
6336 #else
6337   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
6338   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
6339   return "fmoved sp@@+,%0";
6340 #endif
6341 @})
6342 @end smallexample
6343
6344 @need 1000
6345 The effect of this optimization is to change
6346
6347 @smallexample
6348 @group
6349 jbsr _foobar
6350 addql #4,sp
6351 movel d1,sp@@-
6352 movel d0,sp@@-
6353 fmoved sp@@+,fp0
6354 @end group
6355 @end smallexample
6356
6357 @noindent
6358 into
6359
6360 @smallexample
6361 @group
6362 jbsr _foobar
6363 movel d1,sp@@
6364 movel d0,sp@@-
6365 fmoved sp@@+,fp0
6366 @end group
6367 @end smallexample
6368
6369 @ignore
6370 @findex CC_REVERSED
6371 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
6372 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
6373 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
6374 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
6375 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
6376 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
6377 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
6378 and in this C code check the condition code status flags and change the
6379 assembler code as appropriate.
6380 @end ignore
6381
6382 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
6383 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
6384 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
6385 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
6386 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
6387 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
6388 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
6389 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
6390 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
6391
6392 @smallexample
6393 (define_insn "divmodsi4"
6394   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6395         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6396                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6397    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6398         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
6399   "TARGET_68020"
6400   "divsl%.l %2,%3:%0")
6401 @end smallexample
6402
6403 @noindent
6404 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
6405
6406 @smallexample
6407 (define_peephole
6408   [@dots{}
6409    (parallel
6410     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6411           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6412                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6413      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6414           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
6415    @dots{}]
6416   @dots{})
6417 @end smallexample
6418
6419 @end ifset
6420 @ifset INTERNALS
6421 @node define_peephole2
6422 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
6423 @findex define_peephole2
6424
6425 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
6426 substitute one sequence of instructions for another sequence,
6427 what additional scratch registers may be needed and what their
6428 lifetimes must be.
6429
6430 @smallexample
6431 (define_peephole2
6432   [@var{insn-pattern-1}
6433    @var{insn-pattern-2}
6434    @dots{}]
6435   "@var{condition}"
6436   [@var{new-insn-pattern-1}
6437    @var{new-insn-pattern-2}
6438    @dots{}]
6439   "@var{preparation-statements}")
6440 @end smallexample
6441
6442 The definition is almost identical to @code{define_split}
6443 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
6444 single instruction, but a sequence of instructions.
6445
6446 It is possible to request additional scratch registers for use in the
6447 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
6448 will simply not match.
6449
6450 @findex match_scratch
6451 @findex match_dup
6452 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
6453 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
6454 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
6455 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
6456 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
6457 at which the register must be available.
6458
6459 Here is an example from the IA-32 machine description:
6460
6461 @smallexample
6462 (define_peephole2
6463   [(match_scratch:SI 2 "r")
6464    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6465                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
6466                      [(match_dup 0)
6467                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
6468               (clobber (reg:CC 17))])]
6469   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
6470   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
6471    (parallel [(set (match_dup 0)
6472                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
6473               (clobber (reg:CC 17))])]
6474   "")
6475 @end smallexample
6476
6477 @noindent
6478 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
6479 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
6480 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
6481 to be live only at the point just before the arithmetic.
6482
6483 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
6484 so here's a silly made-up example:
6485
6486 @smallexample
6487 (define_peephole2
6488   [(match_scratch:SI 4 "r")
6489    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
6490    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
6491    (match_dup 4)
6492    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
6493   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
6494   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
6495    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
6496    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
6497    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
6498   "")
6499 @end smallexample
6500
6501 @noindent
6502 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
6503 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
6504 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
6505
6506 @end ifset
6507 @ifset INTERNALS
6508 @node Insn Attributes
6509 @section Instruction Attributes
6510 @cindex insn attributes
6511 @cindex instruction attributes
6512
6513 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
6514 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
6515 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
6516 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
6517 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
6518 to track the condition codes.
6519
6520 @menu
6521 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
6522 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
6523 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
6524 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
6525 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
6526 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
6527 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
6528 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
6529 @end menu
6530
6531 @end ifset
6532 @ifset INTERNALS
6533 @node Defining Attributes
6534 @subsection Defining Attributes and their Values
6535 @cindex defining attributes and their values
6536 @cindex attributes, defining
6537
6538 @findex define_attr
6539 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
6540 by the target machine.  It looks like:
6541
6542 @smallexample
6543 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
6544 @end smallexample
6545
6546 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
6547
6548 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
6549 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
6550 indicate that the attribute takes numeric values.
6551
6552 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
6553 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
6554 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
6555 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
6556 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
6557
6558 @findex insn-attr.h
6559 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
6560 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
6561 specified for an attribute, the following are defined:
6562
6563 @itemize @bullet
6564 @item
6565 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
6566
6567 @item
6568 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
6569 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
6570 the attribute name and value are first converted to uppercase.
6571
6572 @item
6573 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
6574 returns the attribute value for that insn.
6575 @end itemize
6576
6577 For example, if the following is present in the @file{md} file:
6578
6579 @smallexample
6580 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
6581 @end smallexample
6582
6583 @noindent
6584 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
6585
6586 @smallexample
6587 #define HAVE_ATTR_type
6588 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
6589                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
6590 extern enum attr_type get_attr_type ();
6591 @end smallexample
6592
6593 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
6594 defined and the function to obtain the attribute's value will return
6595 @code{int}.
6596
6597 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
6598 attributes are not free to use for other purposes:
6599
6600 @table @code
6601 @item length
6602 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
6603 code chunks.  This is especially important when verifying branch
6604 distances. @xref{Insn Lengths}.
6605
6606 @item enabled
6607 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
6608 alternatives of an insn definition from being used during code
6609 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
6610
6611 @end table
6612
6613 @end ifset
6614 @ifset INTERNALS
6615 @node Expressions
6616 @subsection Attribute Expressions
6617 @cindex attribute expressions
6618
6619 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
6620 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
6621 Attribute value expressions must have one of the following forms:
6622
6623 @table @code
6624 @cindex @code{const_int} and attributes
6625 @item (const_int @var{i})
6626 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
6627 must be non-negative.
6628
6629 The value of a numeric attribute can be specified either with a
6630 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
6631 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
6632 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
6633 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
6634
6635 @cindex @code{const_string} and attributes
6636 @item (const_string @var{value})
6637 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
6638 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
6639 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
6640 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
6641 of a @code{define_attr}.
6642
6643 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
6644 must be a string containing a non-negative integer (normally
6645 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
6646 contain one of the valid values for the attribute.
6647
6648 @cindex @code{if_then_else} and attributes
6649 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
6650 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
6651 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
6652 otherwise it is @var{false-value}.
6653
6654 @cindex @code{cond} and attributes
6655 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
6656 The first operand of this expression is a vector containing an even
6657 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
6658 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
6659 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
6660 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
6661 expression is that of the @var{default} expression.
6662 @end table
6663
6664 @var{test} expressions can have one of the following forms:
6665
6666 @table @code
6667 @cindex @code{const_int} and attribute tests
6668 @item (const_int @var{i})
6669 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
6670
6671 @cindex @code{not} and attributes
6672 @cindex @code{ior} and attributes
6673 @cindex @code{and} and attributes
6674 @item (not @var{test})
6675 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
6676 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
6677 These tests are true if the indicated logical function is true.
6678
6679 @cindex @code{match_operand} and attributes
6680 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
6681 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
6682 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
6683 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
6684 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
6685 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
6686 string).
6687
6688 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
6689
6690 @cindex @code{le} and attributes
6691 @cindex @code{leu} and attributes
6692 @cindex @code{lt} and attributes
6693 @cindex @code{gt} and attributes
6694 @cindex @code{gtu} and attributes
6695 @cindex @code{ge} and attributes
6696 @cindex @code{geu} and attributes
6697 @cindex @code{ne} and attributes
6698 @cindex @code{eq} and attributes
6699 @cindex @code{plus} and attributes
6700 @cindex @code{minus} and attributes
6701 @cindex @code{mult} and attributes
6702 @cindex @code{div} and attributes
6703 @cindex @code{mod} and attributes
6704 @cindex @code{abs} and attributes
6705 @cindex @code{neg} and attributes
6706 @cindex @code{ashift} and attributes
6707 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
6708 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
6709 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
6710 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
6711 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
6712 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
6713 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
6714 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
6715 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
6716 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
6717 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
6718 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
6719 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
6720 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
6721 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
6722 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
6723 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
6724
6725 @findex get_attr
6726 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
6727 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
6728 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
6729 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
6730 variable.
6731
6732 @findex eq_attr
6733 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
6734 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
6735
6736 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
6737 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
6738 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
6739 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
6740 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
6741 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
6742 @emph{not} in the specified list.
6743
6744 For example,
6745
6746 @smallexample
6747 (eq_attr "type" "load,store")
6748 @end smallexample
6749
6750 @noindent
6751 is equivalent to
6752
6753 @smallexample
6754 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
6755 @end smallexample
6756
6757 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
6758 value of the compiler variable @code{which_alternative}
6759 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
6760 example,
6761
6762 @smallexample
6763 (eq_attr "alternative" "2,3")
6764 @end smallexample
6765
6766 @noindent
6767 is equivalent to
6768
6769 @smallexample
6770 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
6771      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
6772 @end smallexample
6773
6774 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
6775 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
6776 a particular pattern.  This is by far the most common case.
6777
6778 @findex attr_flag
6779 @item (attr_flag @var{name})
6780 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
6781 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
6782 scheduled.
6783
6784 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
6785 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
6786 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
6787 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
6788 if a conditional branch is expected to be taken.
6789
6790 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
6791 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
6792
6793 This example describes a conditional branch delay slot which
6794 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
6795 for backward branches which are not taken (annul-false).
6796
6797 @smallexample
6798 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
6799   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
6800    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6801         (attr_flag "forward"))
6802    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6803         (attr_flag "backward"))])
6804 @end smallexample
6805
6806 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
6807 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6808
6809 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
6810 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6811 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
6812 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6813
6814 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
6815 meaning to other passes of the compiler.
6816
6817 @findex attr
6818 @item (attr @var{name})
6819 The value of another attribute is returned.  This is most useful
6820 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
6821 produce more efficient code for non-numeric attributes.
6822 @end table
6823
6824 @end ifset
6825 @ifset INTERNALS
6826 @node Tagging Insns
6827 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
6828 @cindex tagging insns
6829 @cindex assigning attribute values to insns
6830
6831 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
6832 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
6833 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
6834 have an optional last argument to specify the values of attributes for
6835 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
6836 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
6837 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
6838 permits the specification of the values for only one or two attributes
6839 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
6840 next section.
6841
6842 The optional last argument of @code{define_insn} and
6843 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
6844 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
6845 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
6846 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
6847 second operand of the @code{set} is an attribute expression
6848 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
6849
6850 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
6851 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
6852 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
6853 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
6854 each alternative.
6855
6856 @findex set_attr
6857 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
6858 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
6859 specifying a string giving either a single attribute value or a list
6860 of attribute values, one for each alternative.
6861
6862 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
6863 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
6864
6865 @table @code
6866 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
6867 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
6868 or a string containing a comma-separated list giving the values for
6869 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
6870 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
6871
6872 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
6873 which case the attribute will assume its default value for insns matching
6874 that alternative.
6875
6876 @findex set_attr_alternative
6877 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
6878 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
6879 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
6880 tests on the @samp{alternative} attribute.
6881
6882 @findex attr
6883 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
6884 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
6885 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
6886 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
6887 @end table
6888
6889 The following shows three different ways of representing the same
6890 attribute value specification:
6891
6892 @smallexample
6893 (set_attr "type" "load,store,arith")
6894
6895 (set_attr_alternative "type"
6896                       [(const_string "load") (const_string "store")
6897                        (const_string "arith")])
6898
6899 (set (attr "type")
6900      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
6901             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
6902            (const_string "arith")))
6903 @end smallexample
6904
6905 @need 1000
6906 @findex define_asm_attributes
6907 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
6908 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
6909 statement.  It has the form:
6910
6911 @smallexample
6912 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
6913 @end smallexample
6914
6915 @noindent
6916 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
6917 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
6918
6919 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
6920 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
6921
6922 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
6923 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
6924 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
6925 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
6926 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
6927 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
6928 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
6929 of a single machine instruction.
6930
6931 @end ifset
6932 @ifset INTERNALS
6933 @node Attr Example
6934 @subsection Example of Attribute Specifications
6935 @cindex attribute specifications example
6936 @cindex attribute specifications
6937
6938 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
6939 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
6940 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
6941 value.  This attribute is normally used only to define the default value
6942 for other attributes.  An example will clarify this usage.
6943
6944 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
6945 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
6946 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
6947 operations, floating point operations, and branches.
6948
6949 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
6950 the condition code and will limit ourselves to the following possible
6951 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
6952 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
6953 changed if the item previously set into the condition code has been
6954 modified.
6955
6956 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
6957
6958 @smallexample
6959 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
6960
6961 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
6962              (cond [(eq_attr "type" "load")
6963                         (const_string "change0")
6964                     (eq_attr "type" "store,branch")
6965                         (const_string "unchanged")
6966                     (eq_attr "type" "arith")
6967                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
6968                                       (const_string "set")
6969                                       (const_string "clobber"))]
6970                    (const_string "clobber")))
6971
6972 (define_insn ""
6973   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
6974         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
6975   ""
6976   "@@
6977    move %0,%1
6978    load %0,%1
6979    store %0,%1"
6980   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
6981 @end smallexample
6982
6983 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
6984 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
6985 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
6986 full-word result.
6987
6988 @end ifset
6989 @ifset INTERNALS
6990 @node Insn Lengths
6991 @subsection Computing the Length of an Insn
6992 @cindex insn lengths, computing
6993 @cindex computing the length of an insn
6994
6995 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
6996 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
6997 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
6998 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
6999 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
7000 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
7001
7002 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
7003 arithmetic terms are allowed in test expressions:
7004
7005 @table @code
7006 @cindex @code{match_dup} and attributes
7007 @item (match_dup @var{n})
7008 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
7009 must be a @code{label_ref}.
7010
7011 @cindex @code{pc} and attributes
7012 @item (pc)
7013 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
7014 been more consistent with other usage to make this the address of the
7015 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
7016 current insn is to be computed.
7017 @end table
7018
7019 @cindex @code{addr_vec}, length of
7020 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
7021 For normal insns, the length will be determined by value of the
7022 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
7023 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
7024 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
7025
7026 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
7027
7028 The following macros can be used to refine the length computation:
7029
7030 @table @code
7031 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
7032 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
7033 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
7034 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
7035 that contains the initially computed length of the insn and should be
7036 updated with the correct length of the insn.
7037
7038 This macro will normally not be required.  A case in which it is
7039 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
7040 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
7041 may be required.
7042 @end table
7043
7044 @findex get_attr_length
7045 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
7046 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
7047 determine the form of the branch instruction to be written, as the
7048 example below illustrates.
7049
7050 As an example of the specification of variable-length branches, consider
7051 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
7052 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
7053 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
7054 sequence to load the address from memory and then branch to it.
7055
7056 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
7057 as follows:
7058
7059 @smallexample
7060 (define_insn "jump"
7061   [(set (pc)
7062         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
7063   ""
7064 @{
7065    return (get_attr_length (insn) == 4
7066            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
7067 @}
7068   [(set (attr "length")
7069         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
7070                       (const_int 4)
7071                       (const_int 6)))])
7072 @end smallexample
7073
7074 @end ifset
7075 @ifset INTERNALS
7076 @node Constant Attributes
7077 @subsection Constant Attributes
7078 @cindex constant attributes
7079
7080 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
7081 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
7082 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
7083 used to specify which variety of processor is used.  For example,
7084
7085 @smallexample
7086 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
7087  (const
7088   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
7089          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
7090         (const_string "m88000"))))
7091
7092 (define_attr "memory" "fast,slow"
7093  (const
7094   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
7095                 (const_string "fast")
7096                 (const_string "slow"))))
7097 @end smallexample
7098
7099 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
7100 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
7101 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
7102 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
7103 forms involving insn attributes.
7104
7105 @end ifset
7106 @ifset INTERNALS
7107 @node Delay Slots
7108 @subsection Delay Slot Scheduling
7109 @cindex delay slots, defining
7110
7111 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
7112 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
7113 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
7114 after the instruction are executed as if they were located before it.
7115 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
7116 the following instruction before the branch or call is performed.
7117
7118 On some machines, conditional branch instructions can optionally
7119 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
7120 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
7121 instructions that annul if the branch is true and instructions that
7122 annul if the branch is false are supported.
7123
7124 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
7125 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
7126 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
7127 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
7128 instruction scheduling.
7129
7130 @findex define_delay
7131 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
7132 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
7133
7134 @smallexample
7135 (define_delay @var{test}
7136               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
7137                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
7138                @dots{}])
7139 @end smallexample
7140
7141 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
7142 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
7143 required delay slots is determined by the length of the vector specified
7144 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
7145 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
7146 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
7147 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
7148 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
7149 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
7150
7151 For example, in the common case where branch and call insns require
7152 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
7153 call, the following would be placed in the @file{md} file:
7154
7155 @smallexample
7156 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
7157               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
7158 @end smallexample
7159
7160 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
7161 case, each such expression specifies different delay slot requirements
7162 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
7163 expressions are both true.
7164
7165 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
7166 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
7167 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
7168 branch is true, we might represent this as follows:
7169
7170 @smallexample
7171 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
7172    [(eq_attr "type" "!branch,call")
7173     (eq_attr "type" "!branch,call")
7174     (nil)])
7175
7176 (define_delay (eq_attr "type" "call")
7177               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
7178                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
7179 @end smallexample
7180 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
7181
7182 @end ifset
7183 @ifset INTERNALS
7184 @node Processor pipeline description
7185 @subsection Specifying processor pipeline description
7186 @cindex processor pipeline description
7187 @cindex processor functional units
7188 @cindex instruction latency time
7189 @cindex interlock delays
7190 @cindex data dependence delays
7191 @cindex reservation delays
7192 @cindex pipeline hazard recognizer
7193 @cindex automaton based pipeline description
7194 @cindex regular expressions
7195 @cindex deterministic finite state automaton
7196 @cindex automaton based scheduler
7197 @cindex RISC
7198 @cindex VLIW
7199
7200 To achieve better performance, most modern processors
7201 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
7202 processors) have many @dfn{functional units} on which several
7203 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
7204 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
7205 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
7206 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
7207 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
7208 MIPS processors).
7209
7210 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
7211 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
7212 latency time}.  The instruction execution is not started until all
7213 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
7214 complex cases when the instruction execution starts even when the data
7215 are not available but will be ready in given time after the
7216 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
7217 account is simple.  The data dependence (true, output, and
7218 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
7219 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
7220 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
7221 means that two instructions under execution will be in need of shared
7222 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
7223 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
7224 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
7225 processors.
7226
7227 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
7228 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
7229 instruction scheduler has to have an adequate description of the
7230 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
7231 machine descriptions describe processor parallelism and functional
7232 unit reservations for groups of instructions with the aid of
7233 @dfn{regular expressions}.
7234
7235 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
7236 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
7237 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
7238 automatically generated from the processor pipeline description.  The
7239 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
7240 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
7241 the instruction issue is possible if there is a transition from one
7242 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
7243 furthermore, its speed is not dependent on processor
7244 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
7245 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
7246 can split orthogonal parts of the machine description among several
7247 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
7248 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
7249
7250 @cindex automaton based pipeline description
7251 The rest of this section describes the directives that constitute
7252 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
7253 these constructions within the machine description file is not
7254 important.
7255
7256 @findex define_automaton
7257 @cindex pipeline hazard recognizer
7258 The following optional construction describes names of automata
7259 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
7260 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
7261 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
7262 units to the automata, the total size of the automata is usually
7263 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
7264 construction, only one finite state automaton is generated.
7265
7266 @smallexample
7267 (define_automaton @var{automata-names})
7268 @end smallexample
7269
7270 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
7271 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
7272 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
7273 @code{define_query_cpu_unit}.
7274
7275 @findex define_cpu_unit
7276 @cindex processor functional units
7277 Each processor functional unit used in the description of instruction
7278 reservations should be described by the following construction.
7279
7280 @smallexample
7281 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
7282 @end smallexample
7283
7284 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
7285 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
7286 for other goals.
7287
7288 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
7289 which the unit is bound.  The automaton should be described in
7290 construction @code{define_automaton}.  You should give
7291 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
7292
7293 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
7294 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
7295 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
7296 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
7297 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
7298 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
7299 description of the subsequent constructions.
7300
7301 @findex define_query_cpu_unit
7302 @cindex querying function unit reservations
7303 The following construction describes CPU functional units analogously
7304 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
7305 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
7306 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
7307 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
7308 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
7309 @acronym{VLIW} insn templates).
7310
7311 @smallexample
7312 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
7313 @end smallexample
7314
7315 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
7316 separated by commas.
7317
7318 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
7319 which the unit is bound.
7320
7321 @findex define_insn_reservation
7322 @cindex instruction latency time
7323 @cindex regular expressions
7324 @cindex data bypass
7325 The following construction is the major one to describe pipeline
7326 characteristics of an instruction.
7327
7328 @smallexample
7329 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
7330                          @var{condition} @var{regexp})
7331 @end smallexample
7332
7333 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
7334 instruction.  There is an important difference between the old
7335 description and the automaton based pipeline description.  The latency
7336 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
7337 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
7338 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
7339 zero and the cost of output dependencies is the difference between
7340 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
7341 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
7342 change the default costs for any description by using the target hook
7343 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
7344
7345 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
7346 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
7347 the automaton description file generated for debugging.  The internal
7348 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
7349 good practice to use insn classes described in the processor manual.
7350
7351 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
7352 construction.  You should remember that you will be in trouble if
7353 @var{condition} for two or more different
7354 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
7355 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
7356 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
7357 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
7358 the same value is quite difficult (especially if the conditions
7359 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
7360 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
7361 recognizer considerably.
7362
7363 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
7364 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
7365 expression according to the following syntax:
7366
7367 @smallexample
7368        regexp = regexp "," oneof
7369               | oneof
7370
7371        oneof = oneof "|" allof
7372              | allof
7373
7374        allof = allof "+" repeat
7375              | repeat
7376
7377        repeat = element "*" number
7378               | element
7379
7380        element = cpu_function_unit_name
7381                | reservation_name
7382                | result_name
7383                | "nothing"
7384                | "(" regexp ")"
7385 @end smallexample
7386
7387 @itemize @bullet
7388 @item
7389 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
7390 the reservation.
7391
7392 @item
7393 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
7394 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
7395 regular expression @strong{or} etc.
7396
7397 @item
7398 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
7399 regular expression @strong{and} a reservation described by the
7400 second regular expression @strong{and} etc.
7401
7402 @item
7403 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
7404 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
7405 advancing (see @samp{,}).
7406
7407 @item
7408 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
7409 functional unit.
7410
7411 @item
7412 @samp{reservation_name} --- see description of construction
7413 @samp{define_reservation}.
7414
7415 @item
7416 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
7417 @end itemize
7418
7419 @findex define_reservation
7420 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
7421 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
7422 the common part by the following construction
7423
7424 @smallexample
7425 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
7426 @end smallexample
7427
7428 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
7429 Functional unit names and reservation names are in the same name
7430 space.  So the reservation names should be different from the
7431 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
7432
7433 @findex define_bypass
7434 @cindex instruction latency time
7435 @cindex data bypass
7436 The following construction is used to describe exceptions in the
7437 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
7438
7439 @smallexample
7440 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
7441                [@var{guard}])
7442 @end smallexample
7443
7444 @var{number} defines when the result generated by the instructions
7445 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
7446 instructions given in string @var{in_insn_names}.  The instructions in
7447 the string are separated by commas.
7448
7449 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
7450 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
7451 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
7452 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
7453 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
7454 of insn @samp{store} (not a stored value).
7455
7456 @findex exclusion_set
7457 @findex presence_set
7458 @findex final_presence_set
7459 @findex absence_set
7460 @findex final_absence_set
7461 @cindex VLIW
7462 @cindex RISC
7463 The following five constructions are usually used to describe
7464 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
7465 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
7466 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
7467
7468 @smallexample
7469 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
7470 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7471 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7472 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7473 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7474 @end smallexample
7475
7476 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
7477 separated by commas.
7478
7479 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
7480 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
7481 separated by white-spaces.
7482
7483 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
7484 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
7485 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
7486 example, the construction is useful for describing processors
7487 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
7488 functional unit which can execute simultaneously only single floating
7489 point insns or only double floating point insns.
7490
7491 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
7492 functional unit in the first string can not be reserved unless at
7493 least one of pattern of units whose names are in the second string is
7494 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
7495 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
7496 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
7497 construction
7498
7499 @smallexample
7500 (presence_set "slot1" "slot0")
7501 @end smallexample
7502
7503 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7504 reservation.  In this case we could write
7505
7506 @smallexample
7507 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
7508 @end smallexample
7509
7510 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
7511 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
7512 done.  When an instruction is issued in given automaton state
7513 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
7514 state is changed.  The first state is a source state, the second one
7515 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
7516 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
7517 done on the result reservation.  This construction is useful to
7518 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
7519 For example, if we use
7520
7521 @smallexample
7522 (presence_set "slot1" "slot0")
7523 @end smallexample
7524
7525 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
7526 @samp{slot0} which is absent in the source state).
7527
7528 @smallexample
7529 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
7530 @end smallexample
7531
7532 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
7533
7534 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
7535 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
7536 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
7537 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
7538 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a 
7539 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
7540 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
7541 can be described as:
7542
7543 @smallexample
7544 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
7545 @end smallexample
7546
7547 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7548 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
7549 this case we could write
7550
7551 @smallexample
7552 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
7553 @end smallexample
7554
7555 All functional units mentioned in a set should belong to the same
7556 automaton.
7557
7558 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
7559 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
7560 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
7561
7562 @findex automata_option
7563 @cindex deterministic finite state automaton
7564 @cindex nondeterministic finite state automaton
7565 @cindex finite state automaton minimization
7566 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
7567 the following construction.
7568
7569 @smallexample
7570 (automata_option @var{options})
7571 @end smallexample
7572
7573 @var{options} is a string giving options which affect the generated
7574 code.  Currently there are the following options:
7575
7576 @itemize @bullet
7577 @item
7578 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
7579 only worth to do when we are debugging the description and need to
7580 look more accurately at reservations of states.
7581
7582 @item
7583 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
7584 automata.
7585
7586 @item
7587 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
7588 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
7589
7590 @item
7591 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
7592 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
7593 verification and debugging.
7594
7595 @item
7596 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
7597 non-critical errors.
7598
7599 @item
7600 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
7601 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
7602 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
7603 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
7604 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
7605 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
7606
7607 @item
7608 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
7609 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
7610 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
7611 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
7612 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
7613 huge automaton.
7614 @end itemize
7615
7616 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
7617 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
7618 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
7619 the following functional units.
7620
7621 @smallexample
7622 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
7623 (define_cpu_unit "port0, port1")
7624 @end smallexample
7625
7626 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
7627 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
7628 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
7629 are issued into the second pipeline.  Integer division and
7630 multiplication insns can be executed only in the second integer
7631 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
7632 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
7633 integer division insn can not be issued until the current division
7634 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
7635 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
7636 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
7637 incurred.  To describe all of this we could specify
7638
7639 @smallexample
7640 (define_cpu_unit "div")
7641
7642 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7643                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
7644
7645 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
7646                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
7647
7648 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
7649                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
7650
7651 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
7652                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
7653
7654 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
7655 @end smallexample
7656
7657 To simplify the description we could describe the following reservation
7658
7659 @smallexample
7660 (define_reservation "finish" "port0|port1")
7661 @end smallexample
7662
7663 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
7664 construction
7665
7666 @smallexample
7667 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7668                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
7669 @end smallexample
7670
7671
7672 @end ifset
7673 @ifset INTERNALS
7674 @node Conditional Execution
7675 @section Conditional Execution
7676 @cindex conditional execution
7677 @cindex predication
7678
7679 A number of architectures provide for some form of conditional
7680 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
7681 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
7682 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
7683 can be quite tedious to describe these forms directly in the
7684 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
7685
7686 @findex define_cond_exec
7687 @smallexample
7688 (define_cond_exec
7689   [@var{predicate-pattern}]
7690   "@var{condition}"
7691   "@var{output-template}")
7692 @end smallexample
7693
7694 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
7695 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
7696 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
7697 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
7698 alternative.
7699
7700 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
7701 pattern to match.
7702
7703 @findex current_insn_predicate
7704 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
7705 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
7706 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
7707 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
7708 In order to handle the general case, there is a global variable
7709 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
7710 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
7711
7712 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
7713 the @code{predicable} instruction attribute is made.
7714 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be boolean (i.e.@: have
7715 exactly two elements in its @var{list-of-values}).  Further, it must
7716 not be used with complex expressions.  That is, the default and all
7717 uses in the insns must be a simple constant, not dependent on the
7718 alternative or anything else.
7719
7720 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
7721 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
7722 generated that matches a predicated version of the instruction.
7723 For example,
7724
7725 @smallexample
7726 (define_insn "addsi"
7727   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7728         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7729                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
7730   "@var{test1}"
7731   "add %2,%1,%0")
7732
7733 (define_cond_exec
7734   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
7735        (const_int 0))]
7736   "@var{test2}"
7737   "(%0)")
7738 @end smallexample
7739
7740 @noindent
7741 generates a new pattern
7742
7743 @smallexample
7744 (define_insn ""
7745   [(cond_exec
7746      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
7747      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7748           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7749                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
7750   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
7751   "(%3) add %2,%1,%0")
7752 @end smallexample
7753
7754 @end ifset
7755 @ifset INTERNALS
7756 @node Constant Definitions
7757 @section Constant Definitions
7758 @cindex constant definitions
7759 @findex define_constants
7760
7761 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
7762 can be a maintenance problem.
7763
7764 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
7765 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
7766 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
7767 if the corresponding value had been written instead.  You may use
7768 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
7769 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
7770 a different value.
7771
7772 To come back to the a29k load multiple example, instead of
7773
7774 @smallexample
7775 (define_insn ""
7776   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7777      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7778            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7779       (use (reg:SI 179))
7780       (clobber (reg:SI 179))])]
7781   ""
7782   "loadm 0,0,%1,%2")
7783 @end smallexample
7784
7785 You could write:
7786
7787 @smallexample
7788 (define_constants [
7789     (R_BP 177)
7790     (R_FC 178)
7791     (R_CR 179)
7792     (R_Q  180)
7793 ])
7794
7795 (define_insn ""
7796   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7797      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7798            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7799       (use (reg:SI R_CR))
7800       (clobber (reg:SI R_CR))])]
7801   ""
7802   "loadm 0,0,%1,%2")
7803 @end smallexample
7804
7805 The constants that are defined with a define_constant are also output
7806 in the insn-codes.h header file as #defines.
7807 @end ifset
7808 @ifset INTERNALS
7809 @node Iterators
7810 @section Iterators
7811 @cindex iterators in @file{.md} files
7812
7813 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
7814 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
7815 facilities to make this process easier.
7816
7817 @menu
7818 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
7819 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
7820 @end menu
7821
7822 @node Mode Iterators
7823 @subsection Mode Iterators
7824 @cindex mode iterators in @file{.md} files
7825
7826 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
7827 For example:
7828
7829 @itemize @bullet
7830 @item
7831 If a processor has hardware support for both single and double
7832 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
7833 very similar to the @code{DFmode} ones.
7834
7835 @item
7836 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
7837 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
7838 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
7839 @end itemize
7840
7841 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
7842 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
7843 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
7844 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
7845
7846 @menu
7847 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
7848 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
7849 * Examples::                Examples
7850 @end menu
7851
7852 @node Defining Mode Iterators
7853 @subsubsection Defining Mode Iterators
7854 @findex define_mode_iterator
7855
7856 The syntax for defining a mode iterator is:
7857
7858 @smallexample
7859 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
7860 @end smallexample
7861
7862 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
7863 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
7864 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
7865 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
7866 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
7867 C condition will also require that @var{condi} be true.
7868
7869 For example:
7870
7871 @smallexample
7872 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7873 @end smallexample
7874
7875 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
7876 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
7877 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
7878 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
7879 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
7880
7881 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
7882 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
7883 to @code{@var{mode}}.  For example:
7884
7885 @smallexample
7886 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7887 @end smallexample
7888
7889 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
7890 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
7891
7892 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
7893 significant if two iterators are used in a construct that requires
7894 substitutions.  @xref{Substitutions}.
7895
7896 @node Substitutions
7897 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
7898 @findex define_mode_attr
7899
7900 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
7901 construct will often need slightly different strings or modes.  For
7902 example:
7903
7904 @itemize @bullet
7905 @item
7906 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
7907 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
7908 appropriate mode name for @var{m}.
7909
7910 @item
7911 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
7912 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
7913
7914 @item
7915 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
7916 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
7917 mode for the other operand(s).
7918 @end itemize
7919
7920 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
7921 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
7922 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
7923 upper case.  You can define other attributes using:
7924
7925 @smallexample
7926 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
7927 @end smallexample
7928
7929 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
7930 is the value associated with @var{modei}.
7931
7932 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
7933 each string and mode in the pattern for sequences of the form
7934 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
7935 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
7936 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
7937 value.
7938
7939 For example, suppose an @file{.md} file has:
7940
7941 @smallexample
7942 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7943 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
7944 @end smallexample
7945
7946 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
7947 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
7948 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
7949 @code{"ld\t%0,%1"}.
7950
7951 Here is an example of using an attribute for a mode:
7952
7953 @smallexample
7954 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
7955 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
7956 (define_insn @dots{}
7957   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
7958 @end smallexample
7959
7960 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
7961 substitution will be attempted for every iterator expansion.
7962
7963 @node Examples
7964 @subsubsection Mode Iterator Examples
7965
7966 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
7967 modes and attributes (among others):
7968
7969 @smallexample
7970 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7971 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
7972 @end smallexample
7973
7974 and uses the following template to define both @code{subsi3}
7975 and @code{subdi3}:
7976
7977 @smallexample
7978 (define_insn "sub<mode>3"
7979   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
7980         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
7981                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
7982   ""
7983   "<d>subu\t%0,%1,%2"
7984   [(set_attr "type" "arith")
7985    (set_attr "mode" "<MODE>")])
7986 @end smallexample
7987
7988 This is exactly equivalent to:
7989
7990 @smallexample
7991 (define_insn "subsi3"
7992   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
7993         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
7994                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
7995   ""
7996   "subu\t%0,%1,%2"
7997   [(set_attr "type" "arith")
7998    (set_attr "mode" "SI")])
7999
8000 (define_insn "subdi3"
8001   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
8002         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
8003                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
8004   ""
8005   "dsubu\t%0,%1,%2"
8006   [(set_attr "type" "arith")
8007    (set_attr "mode" "DI")])
8008 @end smallexample
8009
8010 @node Code Iterators
8011 @subsection Code Iterators
8012 @cindex code iterators in @file{.md} files
8013 @findex define_code_iterator
8014 @findex define_code_attr
8015
8016 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
8017
8018 The construct:
8019
8020 @smallexample
8021 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
8022 @end smallexample
8023
8024 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
8025 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
8026 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
8027
8028 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
8029 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
8030 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
8031 @xref{Defining Mode Iterators}.
8032
8033 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
8034 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
8035 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
8036 Other attributes are defined using:
8037
8038 @smallexample
8039 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
8040 @end smallexample
8041
8042 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
8043
8044 @smallexample
8045 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
8046                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
8047
8048 (define_expand "b<code>"
8049   [(set (pc)
8050         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
8051                                    (const_int 0))
8052                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8053                       (pc)))]
8054   ""
8055 @{
8056   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
8057   DONE;
8058 @})
8059 @end smallexample
8060
8061 This is equivalent to:
8062
8063 @smallexample
8064 (define_expand "bunordered"
8065   [(set (pc)
8066         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
8067                                     (const_int 0))
8068                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8069                       (pc)))]
8070   ""
8071 @{
8072   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
8073   DONE;
8074 @})
8075
8076 (define_expand "bordered"
8077   [(set (pc)
8078         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
8079                                   (const_int 0))
8080                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8081                       (pc)))]
8082   ""
8083 @{
8084   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
8085   DONE;
8086 @})
8087
8088 @dots{}
8089 @end smallexample
8090
8091 @end ifset