OSDN Git Service

69a23b693b40b2d70d71173e7ac9d41cc5abfda4
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / md.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001,
2 @c 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @ifset INTERNALS
8 @node Machine Desc
9 @chapter Machine Descriptions
10 @cindex machine descriptions
11
12 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
13 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
14
15 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
16 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
17 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
18 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
19 is inside a quoted string.
20
21 See the next chapter for information on the C header file.
22
23 @menu
24 * Overview::            How the machine description is used.
25 * Patterns::            How to write instruction patterns.
26 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
27 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
28 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
29                         from such an insn.
30 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
31                         the assembler code.
32 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
33                         for an insn.
34 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
35 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
36 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
37 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
38 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
39 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
40 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
41 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
42                         for a standard operation.
43 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
44 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
45 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
46 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
47 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
48                          predication.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
53
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
56
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
58
59 @enumerate
60
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
63
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
67
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
71
72 @end enumerate
73
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
82
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
91
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
96
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
101
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
106
107 @findex define_insn
108 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
109 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
110 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
111 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
112
113 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
114
115 @enumerate
116 @item
117 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
118 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
119 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
120 the instruction patterns with those names, if the names are defined
121 in the machine description.
122
123 The absence of a name is indicated by writing an empty string
124 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
125 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
126 to be combined later on.
127
128 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
129 effect; they are equivalent to no name at all.
130
131 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
132 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
133 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
134 to having a nameless pattern for all other purposes.
135
136 @item
137 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
138 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
139 incomplete because it may contain @code{match_operand},
140 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
141 operands of the instruction.
142
143 If the vector has only one element, that element is the template for the
144 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
145 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
146 elements described.
147
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
152 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
153
154 @cindex named patterns and conditions
155 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
156 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
157 flags.  The compiler needs to test these conditions during
158 initialization in order to learn exactly which named instructions are
159 available in a particular run.
160
161 @findex operands
162 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
163 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
164 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
165 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
166 can't be used to control register allocation, for example by excluding
167 certain hard registers or hard register combinations.
168
169 @item
170 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
171 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
172 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
173
174 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
175 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
176
177 @item
178 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
179 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
180 @end enumerate
181
182 @node Example
183 @section Example of @code{define_insn}
184 @cindex @code{define_insn} example
185
186 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
187
188 @smallexample
189 (define_insn "tstsi"
190   [(set (cc0)
191         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
192   ""
193   "*
194 @{
195   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
196     return \"tstl %0\";
197   return \"cmpl #0,%0\";
198 @}")
199 @end smallexample
200
201 @noindent
202 This can also be written using braced strings:
203
204 @smallexample
205 (define_insn "tstsi"
206   [(set (cc0)
207         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
208   ""
209 @{
210   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
211     return "tstl %0";
212   return "cmpl #0,%0";
213 @})
214 @end smallexample
215
216 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
217 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
218 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
219 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
220 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
221 can be constructed using this pattern.
222
223 The output control string is a piece of C code which chooses which
224 output template to return based on the kind of operand and the specific
225 type of CPU for which code is being generated.
226
227 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
228
229 @node RTL Template
230 @section RTL Template
231 @cindex RTL insn template
232 @cindex generating insns
233 @cindex insns, generating
234 @cindex recognizing insns
235 @cindex insns, recognizing
236
237 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
238 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
239 says how to construct an insn from specified operands.
240
241 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
242 template.  Matching involves determining the values that serve as the
243 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
244 controlled by special expression types that direct matching and
245 substitution of the operands.
246
247 @table @code
248 @findex match_operand
249 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
250 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
251 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
252 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
253 appears at this position in the insn will be taken as operand
254 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
255 pattern will not match at all.
256
257 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
258 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
259 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
260 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
261 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
262 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
263 other operand numbers.
264
265 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
266 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
267 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
268 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
269 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
270 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
271 returns zero, this instruction pattern fails to match.
272 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
273 done on the operand, so anything which occurs in this position is
274 valid.
275
276 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
277 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
278 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
279 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
280 @code{VOIDmode}.
281
282 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
283 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
284 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
285
286 People are often unclear on the difference between the constraint and the
287 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
288 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
289 controls various decisions in the case of an insn which does match.
290
291 @findex match_scratch
292 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
293 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
294 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
295 expression.
296
297 When matching patterns, this is equivalent to
298
299 @smallexample
300 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
301 @end smallexample
302
303 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
304 expression.
305
306 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
307 expressions whose operands are either a hard register or
308 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
309 necessary.  @xref{Side Effects}.
310
311 @findex match_dup
312 @item (match_dup @var{n})
313 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
314 It is used when the operand needs to appear more than once in the
315 insn.
316
317 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
318 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
319 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
320 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
321 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
322 identical-looking expression.
323
324 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
325 a particular register is being used for two operands (example:
326 @code{add} that adds one register to another; the second register is
327 both an input operand and the output operand).  Use a matching
328 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
329 operand is used in two places in the template, such as an instruction
330 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
331 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
332 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
333
334 @findex match_operator
335 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
336 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
337 code.
338
339 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
340 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
341 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
342
343 When matching an expression, it matches an expression if the function
344 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
345 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
346
347 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
348 follows, to match any expression whose operator is one of the
349 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
350
351 @smallexample
352 int
353 commutative_integer_operator (x, mode)
354      rtx x;
355      enum machine_mode mode;
356 @{
357   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
358   if (GET_MODE (x) != mode)
359     return 0;
360   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
361           || code == EQ || code == NE);
362 @}
363 @end smallexample
364
365 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
366 of a commutative operator applied to two general operands:
367
368 @smallexample
369 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
370   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
371    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
372 @end smallexample
373
374 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
375 because the expressions to be matched all contain two operands.
376
377 When this pattern does match, the two operands of the commutative
378 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
379 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
380 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
381 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
382
383 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
384 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
385 predicate function, and that function is solely responsible for
386 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
387
388 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
389 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
390 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
391 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
392 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
393 only its expression code matters.
394
395 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
396 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
397 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
398 register allocation because the register allocator often looks at
399 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
400
401 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
402 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
403 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
404 However, if parts of its @var{operands} are matched by
405 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
406 their own.
407
408 @findex match_op_dup
409 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
410 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
411 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
412 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
413 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
414 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
415 recognition template, and it matches only an identical-looking
416 expression.
417
418 @findex match_parallel
419 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
420 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
421 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
422 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
423
424 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
425 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
426 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
427 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
428 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
429 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
430 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
431 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
432 those listed in the @code{match_parallel}.
433
434 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
435 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
436 in a @code{parallel}.  For example,
437
438 @smallexample
439 (define_insn ""
440   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
441      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
442            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
443       (use (reg:SI 179))
444       (clobber (reg:SI 179))])]
445   ""
446   "loadm 0,0,%1,%2")
447 @end smallexample
448
449 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
450 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
451 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
452 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
453 registers and memory locations.
454
455 An insn that matches this pattern might look like:
456
457 @smallexample
458 (parallel
459  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
460   (use (reg:SI 179))
461   (clobber (reg:SI 179))
462   (set (reg:SI 21)
463        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
464                         (const_int 4))))
465   (set (reg:SI 22)
466        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
467                         (const_int 8))))])
468 @end smallexample
469
470 @findex match_par_dup
471 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
472 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
473 @code{match_operator}.
474
475 @end table
476
477 @node Output Template
478 @section Output Templates and Operand Substitution
479 @cindex output templates
480 @cindex operand substitution
481
482 @cindex @samp{%} in template
483 @cindex percent sign
484 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
485 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
486 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
487 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
488 identify places where different variants of the assembler require
489 different syntax.
490
491 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
492 operand @var{n} at that point in the string.
493
494 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
495 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
496 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
497 additional letters with nonstandard meanings.
498
499 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
500 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
501 operand.
502
503 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
504 the constant is negated before printing.
505
506 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
507 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
508 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
509 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
510 as if it were a memory reference.
511
512 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
513 instruction.
514
515 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
516 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
517 referred to more than once in a single template that generates multiple
518 assembler instructions.
519
520 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
521 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
522 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
523 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
524 which punctuation characters are valid with the
525 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
526
527 @cindex \
528 @cindex backslash
529 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
530 for the instructions, with @samp{\;} between them.
531
532 @cindex matching operands
533 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
534 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
535 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
536 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
537 operand.
538
539 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
540 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
541 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
542 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
543 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
544 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
545 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
546 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
547 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
548 it to do nothing.
549
550 @cindex @code{#} in template
551 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
552 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
553 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
554 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
555 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
556 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
557 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
558 instructions.
559
560 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
561 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
562 describe multiple variants of assembler language syntax.
563 @xref{Instruction Output}.
564
565 @node Output Statement
566 @section C Statements for Assembler Output
567 @cindex output statements
568 @cindex C statements for assembler output
569 @cindex generating assembler output
570
571 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
572 assembler code for all the cases that are recognized by a single
573 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
574 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
575 machine instructions.
576
577 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
578 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
579 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
580 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
581 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
582 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
583 might write this pattern:
584
585 @smallexample
586 (define_insn "addsi3"
587   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
588         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
589                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
590   ""
591   "@@
592    addr %2,%0
593    addm %2,%0")
594 @end smallexample
595
596 @cindex @code{*} in template
597 @cindex asterisk in template
598 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
599 output template but rather a piece of C program that should compute a
600 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
601 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
602 require doublequote characters to delimit them.  To include these
603 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
604
605 If the output control string is written as a brace block instead of a
606 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
607 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
608 doublequotes surrounding C string literals.
609
610 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
611 is @code{rtx []}.
612
613 It is very common to select different ways of generating assembler code
614 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
615 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
616 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
617 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
618 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
619 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
620 values of those bits.
621
622 @findex output_asm_insn
623 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
624 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
625 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
626 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
627 that you declare locally and initialize yourself.
628
629 @findex which_alternative
630 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
631 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
632 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
633 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
634 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
635 etc.).
636
637 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
638 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
639 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
640
641 @smallexample
642 (define_insn ""
643   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
644         (const_int 0))]
645   ""
646   @{
647   return (which_alternative == 0
648           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
649   @})
650 @end smallexample
651
652 The example above, where the assembler code to generate was
653 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
654 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
655
656 @smallexample
657 @group
658 (define_insn ""
659   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
660         (const_int 0))]
661   ""
662   "@@
663    clrreg %0
664    clrmem %0")
665 @end group
666 @end smallexample
667
668 @node Predicates
669 @section Predicates
670 @cindex predicates
671 @cindex operand predicates
672 @cindex operator predicates
673
674 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
675 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
676 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
677 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
678 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
679 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
680 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
681 that end in @samp{_operator}.
682
683 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
684 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
685 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
686 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
687 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
688 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
689 functions; this can be useful in output templates or other
690 machine-specific code.
691
692 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
693 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
694 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
695 better code if the predicates specify the requirements of the machine
696 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
697 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
698 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
699 in the extra condition.
700
701 @cindex predicates and machine modes
702 @cindex normal predicates
703 @cindex special predicates
704 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
705 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
706 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
707 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
708 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
709 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
710 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
711 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
712 constant will fit in the requested mode.
713
714 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
715 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
716 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
717 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
718 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
719 without specifying a mode.
720
721 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
722 are called @dfn{special}.  The generic predicates
723 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
724 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
725 diagnosis when special predicates are used.
726
727 @menu
728 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
729 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
730                                     functions.
731 @end menu
732
733 @node Machine-Independent Predicates
734 @subsection Machine-Independent Predicates
735 @cindex machine-independent predicates
736 @cindex generic predicates
737
738 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
739 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
740 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
741
742 @defun immediate_operand
743 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
744 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
745 must be constant.
746 @end defun
747
748 @defun const_int_operand
749 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
750 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
751 does not allow a symbol or label.
752 @end defun
753
754 @defun const_double_operand
755 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
756 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
757 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
758 constants.
759 @end defun
760
761 @noindent
762 The second category of predicates allow only some kind of machine
763 register.
764
765 @defun register_operand
766 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
767 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
768 instruction operands on a RISC machine.
769 @end defun
770
771 @defun pmode_register_operand
772 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
773 a limitation in the machine-description reader.
774
775 @smallexample
776 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
777 @end smallexample
778
779 @noindent
780 means exactly what
781
782 @smallexample
783 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
784 @end smallexample
785
786 @noindent
787 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
788 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
789 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
790 options.  @xref{Misc}.
791 @end defun
792
793 @defun scratch_operand
794 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
795 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
796 it should not be used directly.
797 @end defun
798
799 @noindent
800 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
801
802 @defun memory_operand
803 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
804 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
805 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
806 @end defun
807
808 @defun address_operand
809 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
810 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
811 @var{mode}, again determined by the weak form of
812 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
813 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
814 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
815 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
816 the mode @var{mode}.
817 @end defun
818
819 @defun indirect_operand
820 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
821 memory references with a @code{general_operand} as the address
822 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
823 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
824 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
825 different requirements for memory operands for different instructions,
826 it is better to define target-specific predicates which enforce the
827 hardware's requirements explicitly.
828 @end defun
829
830 @defun push_operand
831 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
832 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
833 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
834 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
835 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
836 @end defun
837
838 @defun pop_operand
839 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
840 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
841 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
842 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
843 @end defun
844
845 @noindent
846 The fourth category of predicates allow some combination of the above
847 operands.
848
849 @defun nonmemory_operand
850 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
851 @end defun
852
853 @defun nonimmediate_operand
854 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
855 @end defun
856
857 @defun general_operand
858 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
859 valid for @var{mode}.
860 @end defun
861
862 @noindent
863 Finally, there are two generic operator predicates.
864
865 @defun comparison_operator
866 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
867 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
868 expression code.
869 @end defun
870
871 @defun ordered_comparison_operator
872 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
873 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
874 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
875 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
876 @code{ge}, @code{geu}.
877 @end defun
878
879 @node Defining Predicates
880 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
881 @cindex defining predicates
882 @findex define_predicate
883 @findex define_special_predicate
884
885 Many machines have requirements for their operands that cannot be
886 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
887 additional predicates using @code{define_predicate} and
888 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
889 three operands:
890
891 @itemize @bullet
892 @item
893 The name of the predicate, as it will be referred to in
894 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
895
896 @item
897 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
898 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
899 the following RTL codes:
900
901 @table @code
902 @item MATCH_OPERAND
903 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
904 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
905 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
906 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
907 predicates and predicates that have already been defined.
908
909 @item MATCH_CODE
910 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
911 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
912
913 The first operand of this expression is a string constant containing a
914 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
915 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
916
917 The second operand is a string constant which indicates what
918 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
919 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
920 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
921 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
922 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
923 characters it is the result of the previous character.  A digit
924 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
925 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
926 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
927 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
928 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
929 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
930 object.
931
932 @item MATCH_TEST
933 This expression has one operand, a string constant containing a C
934 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
935 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
936 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
937 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
938
939 @item  AND
940 @itemx IOR
941 @itemx NOT
942 @itemx IF_THEN_ELSE
943 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
944 logical operators, which have the semantics of the C operators
945 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
946 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
947 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
948 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
949 @end table
950
951 @item
952 An optional block of C code, which should execute
953 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
954 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
955 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
956 available with those names.
957
958 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
959 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
960 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
961 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
962 code block that was checked in the RTL expression.
963 @end itemize
964
965 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
966 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
967 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
968 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
969 @code{MATCH_CODE}.
970
971 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
972 machine description:
973
974 @smallexample
975 @group
976 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
977 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
978   (and (match_code "symbol_ref")
979        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
980 @end group
981 @end smallexample
982
983 @noindent
984 And here is another, showing the use of the C block.
985
986 @smallexample
987 @group
988 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
989 (define_predicate "gr_register_operand"
990   (match_operand 0 "register_operand")
991 @{
992   unsigned int regno;
993   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
994     op = SUBREG_REG (op);
995
996   regno = REGNO (op);
997   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
998 @})
999 @end group
1000 @end smallexample
1001
1002 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1003 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1004 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1005 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1006 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1007 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1008 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1009 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1010 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1011 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1012 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1013 @code{immediate_operand}.
1014
1015 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1016 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1017 by @command{genrecog}.
1018
1019 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1020 test predicates.  It also writes a header file containing function
1021 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1022 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1023 @end ifset
1024
1025 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1026 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1027 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1028 @ifset INTERNALS
1029 @node Constraints
1030 @section Operand Constraints
1031 @cindex operand constraints
1032 @cindex constraints
1033
1034 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1035 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1036 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1037 predicate.
1038
1039 @end ifset
1040 @ifclear INTERNALS
1041 @node Constraints
1042 @section Constraints for @code{asm} Operands
1043 @cindex operand constraints, @code{asm}
1044 @cindex constraints, @code{asm}
1045 @cindex @code{asm} constraints
1046
1047 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1048 @code{asm} operands.
1049 @end ifclear
1050 Constraints can say whether
1051 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1052 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1053 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1054 have.  Constraints can also require two operands to match.
1055
1056 @ifset INTERNALS
1057 @menu
1058 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1059 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1060 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1061 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1062 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute.
1063 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1064 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1065 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1066 @end menu
1067 @end ifset
1068
1069 @ifclear INTERNALS
1070 @menu
1071 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1072 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1073 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1074 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1075 @end menu
1076 @end ifclear
1077
1078 @node Simple Constraints
1079 @subsection Simple Constraints
1080 @cindex simple constraints
1081
1082 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1083 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1084 the letters that are allowed:
1085
1086 @table @asis
1087 @item whitespace
1088 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1089 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1090 be visually aligned in the machine description even if they have different
1091 number of constraints and modifiers.
1092
1093 @cindex @samp{m} in constraint
1094 @cindex memory references in constraints
1095 @item @samp{m}
1096 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1097 supports in general.
1098 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1099 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1100
1101 @cindex offsettable address
1102 @cindex @samp{o} in constraint
1103 @item @samp{o}
1104 A memory operand is allowed, but only if the address is
1105 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1106 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1107 may be added to the address and the result is also a valid memory
1108 address.
1109
1110 @cindex autoincrement/decrement addressing
1111 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1112 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1113 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1114 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1115 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1116 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1117 addressing modes that the machine supports.
1118
1119 Note that in an output operand which can be matched by another
1120 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1121 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1122 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1123
1124 @cindex @samp{V} in constraint
1125 @item @samp{V}
1126 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1127 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1128
1129 @cindex @samp{<} in constraint
1130 @item @samp{<}
1131 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1132 postdecrement) is allowed.
1133
1134 @cindex @samp{>} in constraint
1135 @item @samp{>}
1136 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1137 postincrement) is allowed.
1138
1139 @cindex @samp{r} in constraint
1140 @cindex registers in constraints
1141 @item @samp{r}
1142 A register operand is allowed provided that it is in a general
1143 register.
1144
1145 @cindex constants in constraints
1146 @cindex @samp{i} in constraint
1147 @item @samp{i}
1148 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1149 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1150 assembly time or later.
1151
1152 @cindex @samp{n} in constraint
1153 @item @samp{n}
1154 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1155 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1156 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1157 rather than @samp{i}.
1158
1159 @cindex @samp{I} in constraint
1160 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1161 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1162 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1163 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1164 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1165 This is the range permitted as a shift count in the shift
1166 instructions.
1167
1168 @cindex @samp{E} in constraint
1169 @item @samp{E}
1170 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1171 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1172 that of the host machine (on which the compiler is running).
1173
1174 @cindex @samp{F} in constraint
1175 @item @samp{F}
1176 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1177 @code{const_vector}) is allowed.
1178
1179 @cindex @samp{G} in constraint
1180 @cindex @samp{H} in constraint
1181 @item @samp{G}, @samp{H}
1182 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1183 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1184
1185 @cindex @samp{s} in constraint
1186 @item @samp{s}
1187 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1188 allowed.
1189
1190 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1191 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1192 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1193 better code to be generated.
1194
1195 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1196 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1197 and 127, better code results from loading the value into a register and
1198 using the register.  This is because the load into the register can be
1199 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1200 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1201 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1202 constraints.
1203
1204 @cindex @samp{g} in constraint
1205 @item @samp{g}
1206 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1207 registers that are not general registers.
1208
1209 @cindex @samp{X} in constraint
1210 @item @samp{X}
1211 @ifset INTERNALS
1212 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1213 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1214 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1215 require a scratch register.
1216 @end ifset
1217 @ifclear INTERNALS
1218 Any operand whatsoever is allowed.
1219 @end ifclear
1220
1221 @cindex @samp{0} in constraint
1222 @cindex digits in constraint
1223 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1224 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1225 digit is used together with letters within the same alternative, the
1226 digit should come last.
1227
1228 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1229 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1230 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1231 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1232 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1233 can use multiple alternatives instead.
1234
1235 @cindex matching constraint
1236 @cindex constraint, matching
1237 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1238 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1239 @ifset INTERNALS
1240 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1241 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1242 @end ifset
1243 @ifclear INTERNALS
1244 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1245 two input operands and an output operand, but on most CISC
1246 @end ifclear
1247 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1248 input-output operand:
1249
1250 @smallexample
1251 addl #35,r12
1252 @end smallexample
1253
1254 Matching constraints are used in these circumstances.
1255 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1256 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1257 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1258 constraint.
1259
1260 @ifset INTERNALS
1261 For operands to match in a particular case usually means that they
1262 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1263 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1264 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1265 For proper results in such cases, the output template should always
1266 use the output-operand's number when printing the operand.
1267 @end ifset
1268
1269 @cindex load address instruction
1270 @cindex push address instruction
1271 @cindex address constraints
1272 @cindex @samp{p} in constraint
1273 @item @samp{p}
1274 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1275 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1276
1277 @findex address_operand
1278 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1279 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1280 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1281 reference for which the address would be valid.
1282
1283 @cindex other register constraints
1284 @cindex extensible constraints
1285 @item @var{other-letters}
1286 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1287 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1288 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1289 for data, address and floating point registers.
1290 @end table
1291
1292 @ifset INTERNALS
1293 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1294 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1295 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1296 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1297 done by copying an operand into a register.
1298
1299 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1300
1301 @smallexample
1302 (define_insn ""
1303   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1304         (plus:SI (match_dup 0)
1305                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1306   ""
1307   "@dots{}")
1308 @end smallexample
1309
1310 @noindent
1311 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1312
1313 @smallexample
1314 (define_insn ""
1315   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1316         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1317                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1318   ""
1319   "@dots{}")
1320 @end smallexample
1321
1322 @noindent
1323 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1324 identical.  If we are considering an insn of the form
1325
1326 @smallexample
1327 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1328   (set (reg:SI 3)
1329        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1330   @dots{})
1331 @end smallexample
1332
1333 @noindent
1334 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1335 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1336 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1337 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1338 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1339 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1340 results might look like this:
1341
1342 @smallexample
1343 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1344   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1345   @dots{})
1346
1347 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1348   (set (reg:SI 3)
1349        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1350   @dots{})
1351 @end smallexample
1352
1353 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1354 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1355 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1356 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1357 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1358 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1359 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1360 reloading any possible operand so that it will fit.
1361
1362 @itemize @bullet
1363 @item
1364 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1365 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1366
1367 For example, an operand whose constraints permit everything except
1368 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1369
1370 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1371 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1372 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1373 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1374 more selective.
1375
1376 @item
1377 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1378 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1379 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1380 compiler knows how to copy a register into another register of the
1381 proper class in order to make an instruction valid.
1382
1383 @cindex nonoffsettable memory reference
1384 @cindex memory reference, nonoffsettable
1385 @item
1386 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1387 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1388 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1389
1390 @item
1391 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1392 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1393 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1394 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1395
1396 @item
1397 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1398 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1399 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1400 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1401 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1402 objects allowed by the constraint.
1403 @end itemize
1404
1405 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1406 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1407 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1408 how to copy a register temporarily into memory.
1409
1410 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1411 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1412 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1413 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1414 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1415 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1416 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1417 @code{sign_extend}.
1418 @end ifset
1419
1420 @node Multi-Alternative
1421 @subsection Multiple Alternative Constraints
1422 @cindex multiple alternative constraints
1423
1424 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1425 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1426 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1427 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1428 another.
1429
1430 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1431 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1432 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1433 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1434 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1435 @ifset INTERNALS
1436 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1437
1438 @smallexample
1439 (define_insn "iorsi3"
1440   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1441         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1442                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1443   @dots{})
1444 @end smallexample
1445
1446 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1447 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1448 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1449 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1450 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1451 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1452 @end ifset
1453
1454 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1455 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1456 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1457 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1458 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1459 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1460 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1461
1462 @table @code
1463 @cindex @samp{?} in constraint
1464 @cindex question mark
1465 @item ?
1466 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1467 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1468 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1469 in it.
1470
1471 @cindex @samp{!} in constraint
1472 @cindex exclamation point
1473 @item !
1474 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1475 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1476 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1477 @end table
1478
1479 @ifset INTERNALS
1480 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1481 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1482 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1483 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1484 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1485 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1486 @end ifset
1487
1488 @ifset INTERNALS
1489 @node Class Preferences
1490 @subsection Register Class Preferences
1491 @cindex class preference constraints
1492 @cindex register class preference constraints
1493
1494 @cindex voting between constraint alternatives
1495 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1496 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1497 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1498 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1499 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1500 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1501 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1502 favor of a general register.  The machine description says which registers
1503 are considered general.
1504
1505 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1506 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1507 @end ifset
1508
1509 @node Modifiers
1510 @subsection Constraint Modifier Characters
1511 @cindex modifiers in constraints
1512 @cindex constraint modifier characters
1513
1514 @c prevent bad page break with this line
1515 Here are constraint modifier characters.
1516
1517 @table @samp
1518 @cindex @samp{=} in constraint
1519 @item =
1520 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1521 value is discarded and replaced by output data.
1522
1523 @cindex @samp{+} in constraint
1524 @item +
1525 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1526
1527 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1528 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1529 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1530 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1531 are assumed to be input only.
1532
1533 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1534 first character of the constraint string.
1535
1536 @cindex @samp{&} in constraint
1537 @cindex earlyclobber operand
1538 @item &
1539 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1540 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1541 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1542 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1543 address.
1544
1545 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1546 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1547 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1548 @samp{movdf} insn of the 68000.
1549
1550 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1551 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1552 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1553 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1554 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1555
1556 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1557
1558 @cindex @samp{%} in constraint
1559 @item %
1560 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1561 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1562 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1563 constraints.
1564 @ifset INTERNALS
1565 This is often used in patterns for addition instructions
1566 that really have only two operands: the result must go in one of the
1567 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1568 instruction is defined:
1569
1570 @smallexample
1571 (define_insn "addhi3"
1572   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1573      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1574               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1575   @dots{})
1576 @end smallexample
1577 @end ifset
1578 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1579 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1580 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1581 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1582 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1583 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1584 @samp{%} to make the intended insn match.
1585
1586 @cindex @samp{#} in constraint
1587 @item #
1588 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1589 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1590 register preferences.
1591
1592 @cindex @samp{*} in constraint
1593 @item *
1594 Says that the following character should be ignored when choosing
1595 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1596 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1597
1598 @ifset INTERNALS
1599 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1600 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1601 copying it into an address register.  While either kind of register is
1602 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1603 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1604 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1605 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1606 register preferences.
1607
1608 @smallexample
1609 (define_insn "extendhisi2"
1610   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1611         (sign_extend:SI
1612          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1613   @dots{})
1614 @end smallexample
1615 @end ifset
1616 @end table
1617
1618 @node Machine Constraints
1619 @subsection Constraints for Particular Machines
1620 @cindex machine specific constraints
1621 @cindex constraints, machine specific
1622
1623 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1624 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1625 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1626 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1627 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1628 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1629 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1630 immediate-constant format.
1631
1632 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1633 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1634 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1635 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1636 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1637 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1638 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1639 table heading for each architecture is the definitive reference for
1640 the meanings of that architecture's constraints.
1641
1642 @table @emph
1643 @item ARM family---@file{config/arm/arm.h}
1644 @table @code
1645 @item f
1646 Floating-point register
1647
1648 @item w
1649 VFP floating-point register
1650
1651 @item F
1652 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1653 or 10.0
1654
1655 @item G
1656 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1657 were negated
1658
1659 @item I
1660 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1661 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1662 multiple of 2
1663
1664 @item J
1665 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1666
1667 @item K
1668 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1669
1670 @item L
1671 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1672
1673 @item M
1674 Integer in the range 0 to 32
1675
1676 @item Q
1677 A memory reference where the exact address is in a single register
1678 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1679
1680 @item R
1681 An item in the constant pool
1682
1683 @item S
1684 A symbol in the text segment of the current file
1685
1686 @item Uv
1687 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1688
1689 @item Uy
1690 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1691
1692 @item Uq
1693 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1694 @end table
1695
1696 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1697 @table @code
1698 @item l
1699 Registers from r0 to r15
1700
1701 @item a
1702 Registers from r16 to r23
1703
1704 @item d
1705 Registers from r16 to r31
1706
1707 @item w
1708 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1709
1710 @item e
1711 Pointer register (r26--r31)
1712
1713 @item b
1714 Base pointer register (r28--r31)
1715
1716 @item q
1717 Stack pointer register (SPH:SPL)
1718
1719 @item t
1720 Temporary register r0
1721
1722 @item x
1723 Register pair X (r27:r26)
1724
1725 @item y
1726 Register pair Y (r29:r28)
1727
1728 @item z
1729 Register pair Z (r31:r30)
1730
1731 @item I
1732 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1733
1734 @item J
1735 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1736
1737 @item K
1738 Constant integer 2
1739
1740 @item L
1741 Constant integer 0
1742
1743 @item M
1744 Constant that fits in 8 bits
1745
1746 @item N
1747 Constant integer @minus{}1
1748
1749 @item O
1750 Constant integer 8, 16, or 24
1751
1752 @item P
1753 Constant integer 1
1754
1755 @item G
1756 A floating point constant 0.0
1757
1758 @item R
1759 Integer constant in the range -6 @dots{} 5.
1760
1761 @item Q
1762 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1763 @end table
1764
1765 @item CRX Architecture---@file{config/crx/crx.h}
1766 @table @code
1767
1768 @item b
1769 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1770
1771 @item l
1772 Register r16 (64-bit accumulator lo register)
1773
1774 @item h
1775 Register r17 (64-bit accumulator hi register)
1776
1777 @item k
1778 Register pair r16-r17. (64-bit accumulator lo-hi pair)
1779
1780 @item I
1781 Constant that fits in 3 bits
1782
1783 @item J
1784 Constant that fits in 4 bits
1785
1786 @item K
1787 Constant that fits in 5 bits
1788
1789 @item L
1790 Constant that is one of -1, 4, -4, 7, 8, 12, 16, 20, 32, 48
1791
1792 @item G
1793 Floating point constant that is legal for store immediate
1794 @end table
1795
1796 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
1797 @table @code
1798 @item a
1799 General register 1
1800
1801 @item f
1802 Floating point register
1803
1804 @item q
1805 Shift amount register
1806
1807 @item x
1808 Floating point register (deprecated)
1809
1810 @item y
1811 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
1812
1813 @item Z
1814 Any register
1815
1816 @item I
1817 Signed 11-bit integer constant
1818
1819 @item J
1820 Signed 14-bit integer constant
1821
1822 @item K
1823 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
1824
1825 @item L
1826 Signed 5-bit integer constant
1827
1828 @item M
1829 Integer constant 0
1830
1831 @item N
1832 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
1833
1834 @item O
1835 Integer constant whose value plus one is a power of 2
1836
1837 @item P
1838 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
1839 and @code{extru} instructions
1840
1841 @item S
1842 Integer constant 31
1843
1844 @item U
1845 Integer constant 63
1846
1847 @item G
1848 Floating-point constant 0.0
1849
1850 @item A
1851 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
1852
1853 @item Q
1854 A memory operand that can be used as the destination operand of an
1855 integer store instruction
1856
1857 @item R
1858 A scaled or unscaled indexed memory operand
1859
1860 @item T
1861 A memory operand for floating-point loads and stores
1862
1863 @item W
1864 A register indirect memory operand
1865 @end table
1866
1867 @item picoChip family---@file{picochip.h}
1868 @table @code
1869 @item k
1870 Stack register.
1871
1872 @item f
1873 Pointer register.  A register which can be used to access memory without
1874 supplying an offset.  Any other register can be used to access memory,
1875 but will need a constant offset.  In the case of the offset being zero,
1876 it is more efficient to use a pointer register, since this reduces code
1877 size.
1878
1879 @item t
1880 A twin register.  A register which may be paired with an adjacent
1881 register to create a 32-bit register.
1882
1883 @item a
1884 Any absolute memory address (e.g., symbolic constant, symbolic
1885 constant + offset).
1886
1887 @item I
1888 4-bit signed integer.
1889
1890 @item J
1891 4-bit unsigned integer.
1892
1893 @item K
1894 8-bit signed integer.
1895
1896 @item M
1897 Any constant whose absolute value is no greater than 4-bits.
1898
1899 @item N
1900 10-bit signed integer
1901
1902 @item O
1903 16-bit signed integer.
1904
1905 @end table
1906
1907 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/rs6000.h}
1908 @table @code
1909 @item b
1910 Address base register
1911
1912 @item d
1913 Floating point register (containing 64-bit value)
1914
1915 @item f
1916 Floating point register (containing 32-bit value)
1917
1918 @item v
1919 Altivec vector register
1920
1921 @item wd
1922 VSX vector register to hold vector double data
1923
1924 @item wf
1925 VSX vector register to hold vector float data
1926
1927 @item ws
1928 VSX vector register to hold scalar float data
1929
1930 @item wa
1931 Any VSX register
1932
1933 @item h
1934 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1935
1936 @item q
1937 @samp{MQ} register
1938
1939 @item c
1940 @samp{CTR} register
1941
1942 @item l
1943 @samp{LINK} register
1944
1945 @item x
1946 @samp{CR} register (condition register) number 0
1947
1948 @item y
1949 @samp{CR} register (condition register)
1950
1951 @item z
1952 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1953
1954 @item I
1955 Signed 16-bit constant
1956
1957 @item J
1958 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1959 @code{SImode} constants)
1960
1961 @item K
1962 Unsigned 16-bit constant
1963
1964 @item L
1965 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1966
1967 @item M
1968 Constant larger than 31
1969
1970 @item N
1971 Exact power of 2
1972
1973 @item O
1974 Zero
1975
1976 @item P
1977 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1978
1979 @item G
1980 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1981 instruction per word
1982
1983 @item H
1984 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
1985 three instructions
1986
1987 @item m
1988 Memory operand.  Note that on PowerPC targets, @code{m} can include
1989 addresses that update the base register.  It is therefore only safe
1990 to use @samp{m} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
1991 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
1992 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
1993 corresponding load or store instruction.  For example:
1994
1995 @smallexample
1996 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m" (mem) : "r" (val));
1997 @end smallexample
1998
1999 is correct but:
2000
2001 @smallexample
2002 asm ("st %1,%0" : "=m" (mem) : "r" (val));
2003 @end smallexample
2004
2005 is not.  Use @code{es} rather than @code{m} if you don't want the
2006 base register to be updated.
2007
2008 @item es
2009 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
2010 automodification of the base register.  Unlike @samp{m}, this constraint
2011 can be used in @code{asm} statements that might access the operand
2012 several times, or that might not access it at all.
2013
2014 @item Q
2015 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
2016 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2017
2018 @item Z
2019 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
2020 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2021
2022 @item R
2023 AIX TOC entry
2024
2025 @item a
2026 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
2027 preferable for @code{asm} statements)
2028
2029 @item S
2030 Constant suitable as a 64-bit mask operand
2031
2032 @item T
2033 Constant suitable as a 32-bit mask operand
2034
2035 @item U
2036 System V Release 4 small data area reference
2037
2038 @item t
2039 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
2040
2041 @item W
2042 Vector constant that does not require memory
2043
2044 @item j
2045 Vector constant that is all zeros.
2046
2047 @end table
2048
2049 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
2050 @table @code
2051 @item R
2052 Legacy register---the eight integer registers available on all
2053 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
2054 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
2055
2056 @item q
2057 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
2058 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
2059
2060 @item Q
2061 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
2062 @code{c}, and @code{d}.
2063
2064 @ifset INTERNALS
2065 @item l
2066 Any register that can be used as the index in a base+index memory
2067 access: that is, any general register except the stack pointer.
2068 @end ifset
2069
2070 @item a
2071 The @code{a} register.
2072
2073 @item b
2074 The @code{b} register.
2075
2076 @item c
2077 The @code{c} register.
2078
2079 @item d
2080 The @code{d} register.
2081
2082 @item S
2083 The @code{si} register.
2084
2085 @item D
2086 The @code{di} register.
2087
2088 @item A
2089 The @code{a} and @code{d} registers, as a pair (for instructions that
2090 return half the result in one and half in the other).
2091
2092 @item f
2093 Any 80387 floating-point (stack) register.
2094
2095 @item t
2096 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2097
2098 @item u
2099 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2100
2101 @item y
2102 Any MMX register.
2103
2104 @item x
2105 Any SSE register.
2106
2107 @item Yz
2108 First SSE register (@code{%xmm0}).
2109
2110 @ifset INTERNALS
2111 @item Y2
2112 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
2113
2114 @item Yi
2115 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
2116
2117 @item Ym
2118 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
2119 @end ifset
2120
2121 @item I
2122 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2123
2124 @item J
2125 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2126
2127 @item K
2128 Signed 8-bit integer constant.
2129
2130 @item L
2131 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2132
2133 @item M
2134 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2135
2136 @item N
2137 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out} 
2138 instructions).
2139
2140 @ifset INTERNALS
2141 @item O
2142 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2143 @end ifset
2144
2145 @item G
2146 Standard 80387 floating point constant.
2147
2148 @item C
2149 Standard SSE floating point constant.
2150
2151 @item e
2152 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2153 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2154 instructions).
2155
2156 @item Z
2157 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2158 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2159 instructions).
2160
2161 @end table
2162
2163 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2164 @table @code
2165 @item a
2166 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2167
2168 @item b
2169 Branch register
2170
2171 @item c
2172 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2173
2174 @item d
2175 Application register residing in M-unit
2176
2177 @item e
2178 Application register residing in I-unit
2179
2180 @item f
2181 Floating-point register
2182
2183 @item m
2184 Memory operand.
2185 Remember that @samp{m} allows postincrement and postdecrement which
2186 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2187 Use @samp{S} to disallow postincrement and postdecrement.
2188
2189 @item G
2190 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2191
2192 @item I
2193 14-bit signed integer constant
2194
2195 @item J
2196 22-bit signed integer constant
2197
2198 @item K
2199 8-bit signed integer constant for logical instructions
2200
2201 @item L
2202 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2203
2204 @item M
2205 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2206
2207 @item N
2208 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2209
2210 @item O
2211 The constant zero
2212
2213 @item P
2214 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2215
2216 @item Q
2217 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2218
2219 @item R
2220 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2221
2222 @item S
2223 Memory operand except postincrement and postdecrement
2224 @end table
2225
2226 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2227 @table @code
2228 @item a
2229 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2230
2231 @item b
2232 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2233
2234 @item c
2235 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2236 @code{icc0} to @code{icc3}).
2237
2238 @item d
2239 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2240
2241 @item e
2242 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2243 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2244 mode larger than 4 bytes.
2245
2246 @item f
2247 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2248
2249 @item h
2250 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2251 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2252 mode larger than 4 bytes.
2253
2254 @item l
2255 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2256
2257 @item q
2258 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2259 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2260 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2261
2262 @item t
2263 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2264
2265 @item u
2266 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2267
2268 @item v
2269 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2270
2271 @item w
2272 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2273
2274 @item x
2275 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2276 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2277 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2278
2279 @item z
2280 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2281
2282 @item A
2283 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2284
2285 @item B
2286 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2287
2288 @item C
2289 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2290
2291 @item G
2292 Floating point constant zero
2293
2294 @item I
2295 6-bit signed integer constant
2296
2297 @item J
2298 10-bit signed integer constant
2299
2300 @item L
2301 16-bit signed integer constant
2302
2303 @item M
2304 16-bit unsigned integer constant
2305
2306 @item N
2307 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2308 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2309
2310 @item O
2311 Constant zero
2312
2313 @item P
2314 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2315 range of 1 to 2047.
2316
2317 @end table
2318
2319 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2320 @table @code
2321 @item a
2322 P register
2323
2324 @item d
2325 D register
2326
2327 @item z
2328 A call clobbered P register.
2329
2330 @item q@var{n}
2331 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2332 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2333
2334 @item D
2335 Even-numbered D register
2336
2337 @item W
2338 Odd-numbered D register
2339
2340 @item e
2341 Accumulator register.
2342
2343 @item A
2344 Even-numbered accumulator register.
2345
2346 @item B
2347 Odd-numbered accumulator register.
2348
2349 @item b
2350 I register
2351
2352 @item v
2353 B register
2354
2355 @item f
2356 M register
2357
2358 @item c
2359 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2360
2361 @item C
2362 The CC register.
2363
2364 @item t
2365 LT0 or LT1.
2366
2367 @item k
2368 LC0 or LC1.
2369
2370 @item u
2371 LB0 or LB1.
2372
2373 @item x
2374 Any D, P, B, M, I or L register.
2375
2376 @item y
2377 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2378 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2379
2380 @item w
2381 Any register except accumulators or CC.
2382
2383 @item Ksh
2384 Signed 16 bit integer (in the range -32768 to 32767)
2385
2386 @item Kuh
2387 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2388
2389 @item Ks7
2390 Signed 7 bit integer (in the range -64 to 63)
2391
2392 @item Ku7
2393 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2394
2395 @item Ku5
2396 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2397
2398 @item Ks4
2399 Signed 4 bit integer (in the range -8 to 7)
2400
2401 @item Ks3
2402 Signed 3 bit integer (in the range -3 to 4)
2403
2404 @item Ku3
2405 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2406
2407 @item P@var{n}
2408 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2409
2410 @item PA
2411 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2412 use with either accumulator.
2413
2414 @item PB
2415 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2416 use only with accumulator A1.
2417
2418 @item M1
2419 Constant 255.
2420
2421 @item M2
2422 Constant 65535.
2423
2424 @item J
2425 An integer constant with exactly a single bit set.
2426
2427 @item L
2428 An integer constant with all bits set except exactly one.
2429
2430 @item H
2431
2432 @item Q
2433 Any SYMBOL_REF.
2434 @end table
2435
2436 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2437 @table @code
2438 @item Rsp
2439 @itemx Rfb
2440 @itemx Rsb
2441 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2442
2443 @item Rcr
2444 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2445 registers are 24 bits wide)
2446
2447 @item Rcl
2448 Any control register, when they're 24 bits wide.
2449
2450 @item R0w
2451 @itemx R1w
2452 @itemx R2w
2453 @itemx R3w
2454 $r0, $r1, $r2, $r3.
2455
2456 @item R02
2457 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2458
2459 @item R13
2460 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2461
2462 @item Rdi
2463 A register that can hold a 64 bit value.
2464
2465 @item Rhl
2466 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2467
2468 @item R23
2469 $r2 or $r3
2470
2471 @item Raa
2472 Address registers
2473
2474 @item Raw
2475 Address registers when they're 16 bits wide.
2476
2477 @item Ral
2478 Address registers when they're 24 bits wide.
2479
2480 @item Rqi
2481 Registers that can hold QI values.
2482
2483 @item Rad
2484 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2485
2486 @item Rsi
2487 Registers that can hold 32 bit values.
2488
2489 @item Rhi
2490 Registers that can hold 16 bit values.
2491
2492 @item Rhc
2493 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2494 registers.
2495
2496 @item Rra
2497 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2498
2499 @item Rfl
2500 The flags register.
2501
2502 @item Rmm
2503 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2504
2505 @item Rpi
2506 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2507 bit registers for m32cm, m32c).
2508
2509 @item Rpa
2510 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2511 Used to match function return values.
2512
2513 @item Is3
2514 -8 @dots{} 7
2515
2516 @item IS1
2517 -128 @dots{} 127
2518
2519 @item IS2
2520 -32768 @dots{} 32767
2521
2522 @item IU2
2523 0 @dots{} 65535
2524
2525 @item In4
2526 -8 @dots{} -1 or 1 @dots{} 8
2527
2528 @item In5
2529 -16 @dots{} -1 or 1 @dots{} 16
2530
2531 @item In6
2532 -32 @dots{} -1 or 1 @dots{} 32
2533
2534 @item IM2
2535 -65536 @dots{} -1
2536
2537 @item Ilb
2538 An 8 bit value with exactly one bit set.
2539
2540 @item Ilw
2541 A 16 bit value with exactly one bit set.
2542
2543 @item Sd
2544 The common src/dest memory addressing modes.
2545
2546 @item Sa
2547 Memory addressed using $a0 or $a1.
2548
2549 @item Si
2550 Memory addressed with immediate addresses.
2551
2552 @item Ss
2553 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2554
2555 @item Sf
2556 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2557
2558 @item Ss
2559 Memory addressed using the small base register ($sb).
2560
2561 @item S1
2562 $r1h
2563 @end table
2564
2565 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2566 @table @code
2567
2568 @item a
2569 The $sp register.
2570
2571 @item b
2572 The $tp register.
2573
2574 @item c
2575 Any control register.
2576
2577 @item d
2578 Either the $hi or the $lo register.
2579
2580 @item em
2581 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2582
2583 @item ex
2584 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2585
2586 @item er
2587 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2588
2589 @item h
2590 The $hi register.
2591
2592 @item j
2593 The $rpc register.
2594
2595 @item l
2596 The $lo register.
2597
2598 @item t
2599 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2600
2601 @item v
2602 The $gp register.
2603
2604 @item x
2605 The coprocessor registers.
2606
2607 @item y
2608 The coprocessor control registers.
2609
2610 @item z
2611 The $0 register.
2612
2613 @item A
2614 User-defined register set A.
2615
2616 @item B
2617 User-defined register set B.
2618
2619 @item C
2620 User-defined register set C.
2621
2622 @item D
2623 User-defined register set D.
2624
2625 @item I
2626 Offsets for $gp-rel addressing.
2627
2628 @item J
2629 Constants that can be used directly with boolean insns.
2630
2631 @item K
2632 Constants that can be moved directly to registers.
2633
2634 @item L
2635 Small constants that can be added to registers.
2636
2637 @item M
2638 Long shift counts.
2639
2640 @item N
2641 Small constants that can be compared to registers.
2642
2643 @item O
2644 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2645
2646 @item S
2647 Signed 8-bit immediates.
2648
2649 @item T
2650 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2651
2652 @item U
2653 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2654
2655 @item W
2656 The top half of a symbol's value.
2657
2658 @item Y
2659 A register indirect address without offset.
2660
2661 @item Z
2662 Symbolic references to the control bus.
2663
2664
2665
2666 @end table
2667
2668 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2669 @table @code
2670 @item d
2671 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2672 generating MIPS16 code.
2673
2674 @item f
2675 A floating-point register (if available).
2676
2677 @item h
2678 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2679
2680 @item l
2681 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2682 no bigger than a word.
2683
2684 @item x
2685 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2686 to store doubleword values.
2687
2688 @item c
2689 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2690 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2691
2692 @item v
2693 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2694 it is retained only for compatibility with glibc.
2695
2696 @item y
2697 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2698
2699 @item z
2700 A floating-point condition code register.
2701
2702 @item I
2703 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2704
2705 @item J
2706 Integer zero.
2707
2708 @item K
2709 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2710
2711 @item L
2712 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2713 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2714
2715 @item M
2716 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2717 or @code{ori}.
2718
2719 @item N
2720 A constant in the range -65535 to -1 (inclusive).
2721
2722 @item O
2723 A signed 15-bit constant.
2724
2725 @item P
2726 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2727
2728 @item G
2729 Floating-point zero.
2730
2731 @item R
2732 An address that can be used in a non-macro load or store.
2733 @end table
2734
2735 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2736 @table @code
2737 @item a
2738 Address register
2739
2740 @item d
2741 Data register
2742
2743 @item f
2744 68881 floating-point register, if available
2745
2746 @item I
2747 Integer in the range 1 to 8
2748
2749 @item J
2750 16-bit signed number
2751
2752 @item K
2753 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2754
2755 @item L
2756 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2757
2758 @item M
2759 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2760
2761 @item N
2762 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2763
2764 @item O
2765 16 (for rotate using swap)
2766
2767 @item P
2768 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2769
2770 @item R
2771 Numbers that mov3q can handle
2772
2773 @item G
2774 Floating point constant that is not a 68881 constant
2775
2776 @item S
2777 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2778
2779 @item T
2780 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2781
2782 @item Q
2783 Address register indirect addressing mode
2784
2785 @item U
2786 Register offset addressing
2787
2788 @item W
2789 const_call_operand
2790
2791 @item Cs
2792 symbol_ref or const
2793
2794 @item Ci
2795 const_int
2796
2797 @item C0
2798 const_int 0
2799
2800 @item Cj
2801 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2802
2803 @item Cmvq
2804 Integers valid for mvq
2805
2806 @item Capsw
2807 Integers valid for a moveq followed by a swap
2808
2809 @item Cmvz
2810 Integers valid for mvz
2811
2812 @item Cmvs
2813 Integers valid for mvs
2814
2815 @item Ap
2816 push_operand
2817
2818 @item Ac
2819 Non-register operands allowed in clr
2820
2821 @end table
2822
2823 @item Motorola 68HC11 & 68HC12 families---@file{config/m68hc11/m68hc11.h}
2824 @table @code
2825 @item a
2826 Register `a'
2827
2828 @item b
2829 Register `b'
2830
2831 @item d
2832 Register `d'
2833
2834 @item q
2835 An 8-bit register
2836
2837 @item t
2838 Temporary soft register _.tmp
2839
2840 @item u
2841 A soft register _.d1 to _.d31
2842
2843 @item w
2844 Stack pointer register
2845
2846 @item x
2847 Register `x'
2848
2849 @item y
2850 Register `y'
2851
2852 @item z
2853 Pseudo register `z' (replaced by `x' or `y' at the end)
2854
2855 @item A
2856 An address register: x, y or z
2857
2858 @item B
2859 An address register: x or y
2860
2861 @item D
2862 Register pair (x:d) to form a 32-bit value
2863
2864 @item L
2865 Constants in the range @minus{}65536 to 65535
2866
2867 @item M
2868 Constants whose 16-bit low part is zero
2869
2870 @item N
2871 Constant integer 1 or @minus{}1
2872
2873 @item O
2874 Constant integer 16
2875
2876 @item P
2877 Constants in the range @minus{}8 to 2
2878
2879 @end table
2880
2881 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2882 @table @code
2883 @item A
2884 An absolute address
2885
2886 @item B
2887 An offset address
2888
2889 @item W
2890 A register indirect memory operand
2891
2892 @item I
2893 A constant in the range of 0 to 255.
2894
2895 @item N
2896 A constant in the range of 0 to -255.
2897
2898 @end table
2899
2900 @need 1000
2901 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
2902 @table @code
2903 @item f
2904 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
2905 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
2906
2907 @item e
2908 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
2909 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
2910 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
2911
2912 @item c
2913 Floating-point condition code register.
2914
2915 @item d
2916 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
2917 architecture when the Visual Instruction Set is available.
2918
2919 @item b
2920 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
2921 when the Visual Instruction Set is available.
2922
2923 @item h
2924 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
2925
2926 @item D
2927 A vector constant
2928
2929 @item I
2930 Signed 13-bit constant
2931
2932 @item J
2933 Zero
2934
2935 @item K
2936 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2937 loaded with the @code{sethi} instruction)
2938
2939 @item L
2940 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2941
2942 @item M
2943 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2944
2945 @item N
2946 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2947 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2948 modes wider than @code{SImode}
2949
2950 @item O
2951 The constant 4096
2952
2953 @item G
2954 Floating-point zero
2955
2956 @item H
2957 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2958
2959 @item Q
2960 Floating-point constant whose integral representation can
2961 be moved into an integer register using a single sethi
2962 instruction
2963
2964 @item R
2965 Floating-point constant whose integral representation can
2966 be moved into an integer register using a single mov
2967 instruction
2968
2969 @item S
2970 Floating-point constant whose integral representation can
2971 be moved into an integer register using a high/lo_sum
2972 instruction sequence
2973
2974 @item T
2975 Memory address aligned to an 8-byte boundary
2976
2977 @item U
2978 Even register
2979
2980 @item W
2981 Memory address for @samp{e} constraint registers
2982
2983 @item Y
2984 Vector zero
2985
2986 @end table
2987
2988 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
2989 @table @code
2990 @item a
2991 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2992
2993 @item c
2994 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2995
2996 @item d
2997 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2998
2999 @item f
3000 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.  
3001
3002 @item A
3003 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
3004
3005 @item B
3006 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
3007
3008 @item C
3009 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
3010
3011 @item D
3012 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.  
3013
3014 @item I
3015 A constant in the range [-64, 63] for shift/rotate instructions.  
3016
3017 @item J
3018 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.  
3019
3020 @item K
3021 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.  
3022
3023 @item M
3024 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.  
3025
3026 @item N
3027 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.  
3028
3029 @item O
3030 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.  
3031
3032 @item P
3033 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts 
3034
3035 @item R
3036 Call operand, reg, for indirect calls 
3037
3038 @item S
3039 Call operand, symbol, for relative calls.  
3040
3041 @item T
3042 Call operand, const_int, for absolute calls.  
3043
3044 @item U
3045 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.  
3046
3047 @item W
3048 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
3049
3050 @item Y
3051 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.  
3052
3053 @item Z
3054 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.  
3055
3056 @end table
3057
3058 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3059 @table @code
3060 @item a
3061 Address register (general purpose register except r0)
3062
3063 @item c
3064 Condition code register
3065
3066 @item d
3067 Data register (arbitrary general purpose register)
3068
3069 @item f
3070 Floating-point register
3071
3072 @item I
3073 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3074
3075 @item J
3076 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3077
3078 @item K
3079 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3080
3081 @item L
3082 Value appropriate as displacement.
3083 @table @code
3084 @item (0..4095)
3085 for short displacement
3086 @item (-524288..524287)
3087 for long displacement
3088 @end table
3089
3090 @item M
3091 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3092
3093 @item N
3094 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3095 @table @code
3096 @item 0..9:
3097 number of the part counting from most to least significant
3098 @item H,Q:
3099 mode of the part
3100 @item D,S,H:
3101 mode of the containing operand
3102 @item 0,F:
3103 value of the other parts (F---all bits set)
3104 @end table
3105 The constraint matches if the specified part of a constant
3106 has a value different from its other parts.
3107
3108 @item Q
3109 Memory reference without index register and with short displacement.
3110
3111 @item R
3112 Memory reference with index register and short displacement.
3113
3114 @item S
3115 Memory reference without index register but with long displacement.
3116
3117 @item T
3118 Memory reference with index register and long displacement.
3119
3120 @item U
3121 Pointer with short displacement.
3122
3123 @item W
3124 Pointer with long displacement.
3125
3126 @item Y
3127 Shift count operand.
3128
3129 @end table
3130
3131 @item Score family---@file{config/score/score.h}
3132 @table @code
3133 @item d
3134 Registers from r0 to r32.
3135
3136 @item e
3137 Registers from r0 to r16.
3138
3139 @item t
3140 r8---r11 or r22---r27 registers.
3141
3142 @item h
3143 hi register.
3144
3145 @item l
3146 lo register.
3147
3148 @item x
3149 hi + lo register.
3150
3151 @item q
3152 cnt register.
3153
3154 @item y
3155 lcb register.
3156
3157 @item z
3158 scb register.
3159
3160 @item a
3161 cnt + lcb + scb register.
3162
3163 @item c
3164 cr0---cr15 register.
3165
3166 @item b
3167 cp1 registers.
3168
3169 @item f
3170 cp2 registers.
3171
3172 @item i
3173 cp3 registers.
3174
3175 @item j
3176 cp1 + cp2 + cp3 registers.
3177
3178 @item I
3179 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
3180
3181 @item J
3182 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
3183
3184 @item K
3185 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
3186
3187 @item L
3188 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
3189
3190 @item M
3191 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
3192
3193 @item N
3194 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
3195
3196 @item Z
3197 Any SYMBOL_REF.
3198 @end table
3199
3200 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
3201 @table @code
3202 @item a
3203 Register r0.
3204
3205 @item b
3206 Register r1.
3207
3208 @item c
3209 Register r2.
3210
3211 @item d
3212 Register r8.
3213
3214 @item e
3215 Registers r0 through r7.
3216
3217 @item t
3218 Registers r0 and r1.
3219
3220 @item y
3221 The carry register.
3222
3223 @item z
3224 Registers r8 and r9.
3225
3226 @item I
3227 A constant between 0 and 3 inclusive.
3228
3229 @item J
3230 A constant that has exactly one bit set.
3231
3232 @item K
3233 A constant that has exactly one bit clear.
3234
3235 @item L
3236 A constant between 0 and 255 inclusive.
3237
3238 @item M
3239 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3240
3241 @item N
3242 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3243
3244 @item O
3245 A constant between 1 and 4 inclusive.
3246
3247 @item P
3248 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3249
3250 @item Q
3251 A memory reference that is a stack push.
3252
3253 @item R
3254 A memory reference that is a stack pop.
3255
3256 @item S
3257 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3258
3259 @item T
3260 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3261
3262 @item U
3263 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3264
3265 @item Z
3266 The constant 0.
3267
3268 @end table
3269
3270 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3271 @table @code
3272 @item a
3273 General-purpose 32-bit register
3274
3275 @item b
3276 One-bit boolean register
3277
3278 @item A
3279 MAC16 40-bit accumulator register
3280
3281 @item I
3282 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3283
3284 @item J
3285 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3286
3287 @item K
3288 Integer constant valid for BccI instructions
3289
3290 @item L
3291 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3292
3293 @end table
3294
3295 @end table
3296
3297 @ifset INTERNALS
3298 @node Disable Insn Alternatives
3299 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
3300 @cindex enabled
3301
3302 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable certain insn
3303 alternatives for machine-specific reasons.  This is useful when adding
3304 new instructions to an existing pattern which are only available for
3305 certain cpu architecture levels as specified with the @code{-march=}
3306 option.
3307
3308 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
3309 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
3310 unsatisfiable.
3311
3312 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
3313 in the machine description files:
3314
3315 @enumerate
3316 @item
3317 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
3318 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
3319 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
3320 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
3321 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
3322 @code{(const_int 0)} otherwise.
3323 @item
3324 A definition of another insn attribute used to describe for what
3325 reason an insn alternative might be available or
3326 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
3327 @item
3328 An assignment for the second attribute to each insn definition
3329 combining instructions which are not all available under the same
3330 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
3331 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
3332 disabled or enabled using the insn condition.)
3333 @end enumerate
3334
3335 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
3336 attribute:
3337
3338 @smallexample
3339
3340 (define_insn "*movdi_old"
3341   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
3342         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
3343   "!TARGET_NEW"
3344   "lgr %0,%1")
3345
3346 (define_insn "*movdi_new"
3347   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3348         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3349   "TARGET_NEW"
3350   "@@
3351    lgr  %0,%1
3352    ldgr %0,%1
3353    lgdr %0,%1")
3354
3355 @end smallexample
3356
3357 to:
3358
3359 @smallexample
3360
3361 (define_insn "*movdi_combined"
3362   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3363         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3364   ""
3365   "@@
3366    lgr  %0,%1
3367    ldgr %0,%1
3368    lgdr %0,%1"
3369   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
3370
3371 @end smallexample
3372
3373 with the @code{enabled} attribute defined like this:
3374
3375 @smallexample
3376
3377 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
3378
3379 (define_attr "enabled" ""
3380   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
3381          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
3382               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
3383          (const_int 1)]
3384         (const_int 0)))
3385
3386 @end smallexample
3387
3388 @end ifset
3389
3390 @ifset INTERNALS
3391 @node Define Constraints
3392 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3393 @cindex defining constraints
3394 @cindex constraints, defining
3395
3396 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3397 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3398 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3399 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3400
3401 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3402 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3403 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3404 must begin with a letter or underscore. 
3405
3406 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3407 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3408 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3409 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3410 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3411 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3412
3413 Register constraints correspond directly to register classes.
3414 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3415 definitions.
3416
3417 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3418 All three arguments are string constants.
3419 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3420 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
3421 constraint its length shall be the same for all constraints starting
3422 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
3423 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
3424 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
3425 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
3426 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
3427 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
3428 is not available on a given subarchitecture.
3429
3430 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
3431 constraint.  Docstrings are explained further below.
3432 @end deffn
3433
3434 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
3435 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
3436 constraint matches.
3437
3438 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
3439 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
3440 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
3441 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
3442 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
3443 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
3444 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
3445 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
3446 might match, just like predicate expressions.
3447
3448 @code{match_test} C expressions have access to the
3449 following variables:
3450
3451 @table @var
3452 @item op
3453 The RTL object defining the operand.
3454 @item mode
3455 The machine mode of @var{op}.
3456 @item ival
3457 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
3458 @item hval
3459 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3460 @code{const_double}.
3461 @item lval
3462 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3463 @code{const_double}.
3464 @item rval
3465 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
3466 @code{const_double}.
3467 @end table
3468
3469 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
3470 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
3471 object.
3472 @end deffn
3473
3474 Most non-register constraints should be defined with
3475 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
3476 are only appropriate for constraints that should be handled specially
3477 by @code{reload} if they fail to match.
3478
3479 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
3480 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
3481 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
3482 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
3483 base register (from the register class specified by
3484 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
3485
3486 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
3487 memory references, but only those that do not make use of an index
3488 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
3489 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
3490 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
3491 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
3492 memory address into a base register if required.  This is analogous to
3493 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
3494
3495 The syntax and semantics are otherwise identical to
3496 @code{define_constraint}.
3497 @end deffn
3498
3499 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
3500 Use this expression for constraints that match a subset of all address
3501 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
3502 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
3503 with @var{X} a base register.
3504
3505 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
3506 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
3507 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
3508 the generic @samp{p} constraint.
3509
3510 The syntax and semantics are otherwise identical to
3511 @code{define_constraint}.
3512 @end deffn
3513
3514 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
3515 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
3516 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
3517 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
3518 the future.  For the time being, constraints with these names must be
3519 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
3520 it correctly:
3521
3522 @smallexample
3523 @group
3524 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
3525   "@var{doc}@dots{}"
3526   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
3527        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
3528 @end group
3529 @end smallexample
3530 @c the semicolons line up in the formatted manual
3531
3532 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
3533 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
3534
3535 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
3536 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
3537 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
3538 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
3539 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
3540 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
3541 causes a reload failure.
3542
3543 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
3544 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
3545 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
3546 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
3547
3548 @node C Constraint Interface
3549 @subsection Testing constraints from C
3550 @cindex testing constraints
3551 @cindex constraints, testing
3552
3553 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
3554 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
3555 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
3556 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
3557 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
3558 may change in the future.
3559
3560 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
3561 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
3562 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
3563 the old constraint interface that machine-independent components of
3564 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
3565 future.
3566
3567 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
3568 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
3569 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
3570 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
3571 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
3572
3573 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
3574 @example
3575 @multitable {Original} {Mangled}
3576 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
3577 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
3578 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
3579 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
3580 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
3581 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
3582 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
3583 @end multitable
3584 @end example
3585
3586 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
3587 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
3588 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
3589 a larger identifier).
3590
3591 @deftp Enum constraint_num
3592 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
3593 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
3594 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
3595 argument expect one of these constants.
3596
3597 Machine-independent constraints do not have associated constants.
3598 This may change in the future.
3599 @end deftp
3600
3601 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
3602 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
3603 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
3604 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
3605 before @file{tm_p.h}.
3606 @end deftypefun
3607
3608 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
3609 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
3610 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
3611 specifies a register constraint, this function will always return
3612 @code{false}.
3613 @end deftypefun
3614
3615 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
3616 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
3617 a register constraint, or those registers are not available for the
3618 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
3619 @end deftypefun
3620
3621 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
3622 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
3623 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
3624 they must be tested in the C condition.  In the example, the
3625 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
3626 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
3627 definition from the i386 machine description.)
3628
3629 @smallexample
3630 (define_peephole2
3631   [(match_scratch:SI 3 "r")
3632    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3633         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
3634                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
3635
3636   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
3637
3638   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
3639    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
3640
3641   "")
3642 @end smallexample
3643
3644 @node Standard Names
3645 @section Standard Pattern Names For Generation
3646 @cindex standard pattern names
3647 @cindex pattern names
3648 @cindex names, pattern
3649
3650 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
3651 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
3652 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
3653 pattern to accomplish a certain task.
3654
3655 @table @asis
3656 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
3657 @item @samp{mov@var{m}}
3658 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
3659 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
3660 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
3661
3662 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
3663 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
3664 to store the specified value in the part of the register that corresponds
3665 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
3666 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
3667 outside the target word are left unchanged.
3668
3669 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
3670 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
3671 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
3672 If there are patterns accepting operands in larger modes,
3673 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
3674
3675 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
3676 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
3677 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
3678 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
3679 into a register.
3680
3681 @findex force_reg
3682 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
3683 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
3684 registers other than the operands.  For example, if you support the
3685 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
3686 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
3687 function which might generate new pseudo registers.
3688
3689 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
3690 fetching those modes from memory normally requires several insns and
3691 some temporary registers.
3692
3693 @findex change_address
3694 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
3695 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
3696 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
3697 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
3698 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
3699 an address into a valid address and no routine (such as
3700 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
3701 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
3702
3703 @findex reload_in_progress
3704 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
3705 declared if required) can be used to determine whether such special
3706 handling is required.
3707
3708 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
3709 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
3710 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
3711 machines explicit memory references will get optional reloads.
3712
3713 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
3714 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
3715
3716 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
3717 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
3718
3719 @findex can_create_pseudo_p
3720 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
3721 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
3722 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
3723
3724 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
3725 register to any other hard register provided that
3726 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
3727 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
3728
3729 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
3730 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
3731 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
3732 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
3733 point members.
3734
3735 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
3736 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
3737 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
3738 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
3739 floating point registers, then the constraints of the fixed point
3740 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
3741 reload into a floating point register.
3742
3743 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
3744 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
3745 @item @samp{reload_in@var{m}}
3746 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
3747 These named patterns have been obsoleted by the target hook
3748 @code{secondary_reload}.
3749
3750 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
3751 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
3752 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
3753 macro in @pxref{Register Classes}.
3754
3755 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
3756 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
3757 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
3758 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
3759 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
3760 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
3761 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
3762 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
3763 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
3764 for these patterns.
3765
3766 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
3767 @item @samp{movstrict@var{m}}
3768 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
3769 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
3770 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
3771 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
3772
3773 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
3774 @item @samp{movmisalign@var{m}}
3775 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
3776 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
3777 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
3778 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
3779 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
3780
3781 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
3782 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
3783
3784 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
3785 @item @samp{load_multiple}
3786 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
3787 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
3788 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
3789 number of consecutive registers.
3790
3791 Define this only if the target machine really has such an instruction;
3792 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
3793 registers from memory is to do them one at a time.
3794
3795 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
3796 registers can be stored into memory, such as particular starting or
3797 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
3798 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3799 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
3800
3801 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
3802 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
3803 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
3804 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
3805 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
3806
3807 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
3808 @item @samp{store_multiple}
3809 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
3810 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
3811 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
3812 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
3813
3814 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
3815 @item @samp{vec_set@var{m}}
3816 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
3817 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
3818
3819 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
3820 @item @samp{vec_extract@var{m}}
3821 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
3822 specify field index and operand 0 place to store value into.
3823
3824 @cindex @code{vec_extract_even@var{m}} instruction pattern
3825 @item @samp{vec_extract_even@var{m}}
3826 Extract even elements from the input vectors (operand 1 and operand 2). 
3827 The even elements of operand 2 are concatenated to the even elements of operand
3828 1 in their original order. The result is stored in operand 0. 
3829 The output and input vectors should have the same modes. 
3830
3831 @cindex @code{vec_extract_odd@var{m}} instruction pattern
3832 @item @samp{vec_extract_odd@var{m}}
3833 Extract odd elements from the input vectors (operand 1 and operand 2). 
3834 The odd elements of operand 2 are concatenated to the odd elements of operand 
3835 1 in their original order. The result is stored in operand 0.
3836 The output and input vectors should have the same modes.
3837
3838 @cindex @code{vec_interleave_high@var{m}} instruction pattern
3839 @item @samp{vec_interleave_high@var{m}}
3840 Merge high elements of the two input vectors into the output vector. The output
3841 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The high
3842 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the high
3843 @code{N/2} elements of the second input vector.
3844
3845 @cindex @code{vec_interleave_low@var{m}} instruction pattern
3846 @item @samp{vec_interleave_low@var{m}}
3847 Merge low elements of the two input vectors into the output vector. The output
3848 and input vectors should have the same modes (@code{N} elements). The low
3849 @code{N/2} elements of the first input vector are interleaved with the low 
3850 @code{N/2} elements of the second input vector.
3851
3852 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
3853 @item @samp{vec_init@var{m}}
3854 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
3855 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
3856
3857 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
3858 @item @samp{push@var{m}1}
3859 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
3860 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
3861 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
3862 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
3863 method is deprecated.
3864
3865 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
3866 @item @samp{add@var{m}3}
3867 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
3868 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
3869 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
3870
3871 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
3872 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
3873 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
3874 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
3875 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
3876 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
3877 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
3878 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
3879 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
3880 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
3881 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
3882 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
3883 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
3884 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
3885 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
3886 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
3887 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
3888 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
3889 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
3890 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
3891 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
3892 @item @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
3893 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
3894 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
3895 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
3896 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
3897 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
3898 Similar, for other arithmetic operations.
3899
3900 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
3901 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
3902 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
3903 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
3904 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
3905 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
3906
3907 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
3908 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
3909 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
3910 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3911 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3912 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3913 modes.
3914
3915 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
3916 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
3917 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
3918 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3919 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3920 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3921 modes.
3922
3923 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
3924 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
3925 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
3926 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3927 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3928
3929 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
3930 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
3931 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
3932 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3933 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3934
3935 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
3936 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
3937 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
3938 @item @samp{udot_prod@var{m}}
3939 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements. 
3940 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a 
3941 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or 
3942 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
3943 is of the same mode as operand 3. 
3944
3945 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
3946 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
3947 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
3948 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
3949 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of 
3950 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
3951 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
3952 of a wider mode.)
3953
3954 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
3955 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
3956 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
3957 Whole vector left/right shift in bits.
3958 Operand 1 is a vector to be shifted.
3959 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
3960 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
3961 The output and input vectors should have the same modes.
3962
3963 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
3964 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
3965 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
3966 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
3967 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
3968 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
3969
3970 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
3971 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
3972 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
3973 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
3974 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
3975 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
3976 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
3977 saturating arithmetic.
3978
3979 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
3980 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
3981 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
3982 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
3983 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
3984 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
3985 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
3986
3987 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
3988 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
3989 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
3990 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
3991 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
3992 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
3993 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
3994 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
3995
3996 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
3997 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
3998 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
3999 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4000 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4001 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4002 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4003
4004 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4005 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4006 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4007 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4008 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4009 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4010 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4011 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4012 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4013 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4014 the output vector (operand 0).
4015
4016 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4017 @cindex @code{vec_widen_umult_lo__@var{m}} instruction pattern
4018 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4019 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4020 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4021 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4022 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
4023 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
4024 elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S in the
4025 output vector (operand 0).
4026
4027 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
4028 @item @samp{mulhisi3}
4029 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
4030 a @code{SImode} product in operand 0.
4031
4032 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
4033 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
4034 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
4035 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
4036
4037 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
4038 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
4039 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
4040 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
4041 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
4042 multiplication.
4043
4044 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
4045 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
4046 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
4047 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
4048 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
4049 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
4050 multiplication.
4051
4052 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4053 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
4054 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
4055 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
4056 The least significant half of the product is discarded.
4057
4058 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4059 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
4060 Similar, but the multiplication is unsigned.
4061
4062 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4063 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
4064 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
4065 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4066 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4067 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4068 the size of @var{m}.
4069
4070 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
4071 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
4072
4073 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4074
4075 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4076 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
4077 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4078 operands instead of sign-extending them.
4079
4080 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4081 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
4082 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4083 signed-saturating.
4084
4085 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4086 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
4087 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4088 unsigned-saturating.
4089
4090 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4091 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
4092 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
4093 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4094 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4095 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4096 the size of @var{m}.
4097
4098 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
4099 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
4100 from operand 3.
4101
4102 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4103
4104 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4105 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
4106 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4107 operands instead of sign-extending them.
4108
4109 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4110 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
4111 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4112 signed-saturating.
4113
4114 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4115 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
4116 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4117 unsigned-saturating.
4118
4119 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
4120 @item @samp{divmod@var{m}4}
4121 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
4122 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
4123 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
4124
4125 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
4126 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
4127 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
4128 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
4129 and remainder are computed.
4130
4131 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
4132 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
4133 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
4134 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
4135 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
4136
4137 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
4138 @item @samp{udivmod@var{m}4}
4139 Similar, but does unsigned division.
4140
4141 @anchor{shift patterns}
4142 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
4143 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
4144 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
4145 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
4146 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
4147 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
4148 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
4149 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
4150 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
4151 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
4152 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
4153
4154 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
4155 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
4156 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
4157 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
4158 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
4159 Other shift and rotate instructions, analogous to the
4160 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
4161
4162 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
4163 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
4164 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
4165 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
4166 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
4167 @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}
4168 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
4169 instead of a scalar type.
4170
4171 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
4172 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
4173 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
4174 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
4175 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
4176
4177 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
4178 @item @samp{abs@var{m}2}
4179 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
4180
4181 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
4182 @item @samp{sqrt@var{m}2}
4183 Store the square root of operand 1 into operand 0.
4184
4185 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
4186 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
4187 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4188 type @code{float}.
4189
4190 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
4191 @item @samp{fmod@var{m}3}
4192 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4193 operand 0, rounded towards zero to an integer.
4194
4195 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
4196 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
4197 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4198 type @code{float}.
4199
4200 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
4201 @item @samp{remainder@var{m}3}
4202 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4203 operand 0, rounded to the nearest integer.
4204
4205 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
4206 which corresponds to the C data type @code{double} and the
4207 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
4208 to the C data type @code{float}.
4209
4210 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
4211 @item @samp{cos@var{m}2}
4212 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
4213
4214 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
4215 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
4216 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4217 type @code{float}.
4218
4219 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
4220 @item @samp{sin@var{m}2}
4221 Store the sine of operand 1 into operand 0.
4222
4223 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
4224 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
4225 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4226 type @code{float}.
4227
4228 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
4229 @item @samp{exp@var{m}2}
4230 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
4231
4232 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
4233 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
4234 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4235 type @code{float}.
4236
4237 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
4238 @item @samp{log@var{m}2}
4239 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
4240
4241 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
4242 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
4243 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4244 type @code{float}.
4245
4246 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
4247 @item @samp{pow@var{m}3}
4248 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
4249 into operand 0.
4250
4251 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
4252 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
4253 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4254 type @code{float}.
4255
4256 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
4257 @item @samp{atan2@var{m}3}
4258 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
4259 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
4260 determine the quadrant of the result.
4261
4262 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
4263 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
4264 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4265 type @code{float}.
4266
4267 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
4268 @item @samp{floor@var{m}2}
4269 Store the largest integral value not greater than argument.
4270
4271 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
4272 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
4273 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4274 type @code{float}.
4275
4276 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
4277 @item @samp{btrunc@var{m}2}
4278 Store the argument rounded to integer towards zero.
4279
4280 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
4281 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
4282 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4283 type @code{float}.
4284
4285 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
4286 @item @samp{round@var{m}2}
4287 Store the argument rounded to integer away from zero.
4288
4289 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
4290 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
4291 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4292 type @code{float}.
4293
4294 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
4295 @item @samp{ceil@var{m}2}
4296 Store the argument rounded to integer away from zero.
4297
4298 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
4299 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
4300 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4301 type @code{float}.
4302
4303 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
4304 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
4305 Store the argument rounded according to the default rounding mode
4306
4307 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
4308 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
4309 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4310 type @code{float}.
4311
4312 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
4313 @item @samp{rint@var{m}2}
4314 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
4315 raise the inexact exception when the result differs in value from
4316 the argument
4317
4318 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
4319 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
4320 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4321 type @code{float}.
4322
4323 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
4324 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
4325 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4326 point mode @var{n} as a signed number according to the current
4327 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4328
4329 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
4330 @item @samp{lround@var{m}2}
4331 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4332 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
4333 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4334
4335 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
4336 @item @samp{lfloor@var{m}2}
4337 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4338 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
4339 operand 0 (which has mode @var{n}).
4340
4341 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
4342 @item @samp{lceil@var{m}2}
4343 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4344 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
4345 operand 0 (which has mode @var{n}).
4346
4347 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
4348 @item @samp{copysign@var{m}3}
4349 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
4350 2 into operand 0.
4351
4352 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
4353 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
4354 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4355 type @code{float}.
4356
4357 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
4358 @item @samp{ffs@var{m}2}
4359 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
4360 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
4361 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
4362 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
4363 generating the instruction.
4364
4365 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
4366 corresponds to the C data type @code{int}.
4367
4368 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
4369 @item @samp{clz@var{m}2}
4370 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
4371 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
4372 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
4373 the result is undefined or has a useful value.
4374 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
4375 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
4376 operand to that mode before generating the instruction.
4377
4378 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
4379 @item @samp{ctz@var{m}2}
4380 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
4381 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
4382 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
4383 the result is undefined or has a useful value.
4384 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
4385 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
4386 operand to that mode before generating the instruction.
4387
4388 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
4389 @item @samp{popcount@var{m}2}
4390 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
4391 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
4392 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
4393 generating the instruction.
4394
4395 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
4396 @item @samp{parity@var{m}2}
4397 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
4398 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
4399 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
4400 the operand to that mode before generating the instruction.
4401
4402 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
4403 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
4404 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
4405
4406 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
4407 @item @samp{movmem@var{m}}
4408 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
4409 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
4410 address in mode @code{Pmode}.
4411
4412 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
4413 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
4414 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
4415 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
4416 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
4417 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
4418 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
4419
4420 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4421 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4422 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4423 it may provide the value 4 for this operand.
4424
4425 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
4426 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
4427 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
4428 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
4429 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
4430
4431 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
4432 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
4433 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
4434 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
4435 individually moved data units in the block.
4436
4437 These patterns need not give special consideration to the possibility
4438 that the source and destination strings might overlap.
4439
4440 @cindex @code{movstr} instruction pattern
4441 @item @samp{movstr}
4442 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
4443 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
4444 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
4445 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
4446 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
4447 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
4448
4449 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
4450 @item @samp{setmem@var{m}}
4451 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
4452 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
4453 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
4454 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
4455 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
4456 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
4457
4458 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
4459 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
4460 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
4461 operand.
4462
4463 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
4464 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
4465 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
4466 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
4467 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
4468
4469 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
4470
4471 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
4472 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
4473 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
4474 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
4475 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4476 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4477 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
4478 at a time since either string may end in the first byte and reading past
4479 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
4480 effect of the instruction is to store a value in operand 0 whose sign
4481 indicates the result of the comparison.
4482
4483 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
4484 @item @samp{cmpstr@var{m}}
4485 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
4486 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
4487 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
4488 @code{Pmode}.
4489
4490 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4491 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4492 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4493 it may provide the value 4 for this operand.
4494
4495 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
4496 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
4497 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
4498 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
4499 cause a fault.  The effect of the instruction is to store a value in operand 0
4500 whose sign indicates the result of the comparison.
4501
4502 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
4503 @item @samp{cmpmem@var{m}}
4504 Block compare instruction, with five operands like the operands
4505 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4506 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4507 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
4508 any bytes in the two memory blocks.  The effect of the instruction is
4509 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
4510 comparison.
4511
4512 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
4513 @item @samp{strlen@var{m}}
4514 Compute the length of a string, with three operands.
4515 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
4516 a @code{mem} referring to the first character of the string,
4517 operand 2 is the character to search for (normally zero),
4518 and operand 3 is a constant describing the known alignment
4519 of the beginning of the string.
4520
4521 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
4522 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
4523 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
4524 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4525 @var{n}).
4526
4527 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
4528 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
4529 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
4530 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4531 @var{n}).
4532
4533 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
4534 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
4535 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4536 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
4537 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
4538 the value of operand 1 is an integer.
4539
4540 If the machine description defines this pattern, it also needs to
4541 define the @code{ftrunc} pattern.
4542
4543 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
4544 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
4545 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4546 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
4547 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
4548 value of operand 1 is an integer.
4549
4550 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
4551 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
4552 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
4553 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
4554 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
4555
4556 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
4557 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
4558 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
4559 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4560
4561 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
4562 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
4563 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
4564 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4565
4566 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
4567 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
4568 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4569 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4570 point or both floating point.
4571
4572 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
4573 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
4574 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4575 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4576 point or both floating point.
4577
4578 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
4579 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
4580 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4581 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4582 point.
4583
4584 @cindex @code{fract@var{mn}2} instruction pattern
4585 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
4586 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4587 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4588 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
4589 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
4590 or fixed-point to floating-point.
4591 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
4592
4593 @cindex @code{satfract@var{mn}2} instruction pattern
4594 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
4595 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4596 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4597 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
4598 or floating-point to fixed-point.
4599 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
4600 results to the maximum or the minimum.
4601
4602 @cindex @code{fractuns@var{mn}2} instruction pattern
4603 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
4604 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
4605 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
4606 could be unsigned integer to fixed-point, or
4607 fixed-point to unsigned integer.
4608 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
4609
4610 @cindex @code{satfractuns@var{mn}2} instruction pattern
4611 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
4612 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
4613 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
4614 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
4615 results to the maximum or the minimum.
4616
4617 @cindex @code{extv} instruction pattern
4618 @item @samp{extv}
4619 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
4620 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
4621 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
4622 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
4623 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
4624 be valid for @code{word_mode}.
4625
4626 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4627 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
4628
4629 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
4630 before it is stored in operand 0.
4631
4632 @cindex @code{extzv} instruction pattern
4633 @item @samp{extzv}
4634 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
4635
4636 @cindex @code{insv} instruction pattern
4637 @item @samp{insv}
4638 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
4639 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
4640 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
4641 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
4642 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
4643
4644 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4645 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
4646
4647 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
4648 @item @samp{mov@var{mode}cc}
4649 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
4650 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
4651 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
4652
4653 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
4654 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
4655 conditionally move an integer value based on the floating point condition
4656 codes and vice versa.
4657
4658 If the machine does not have conditional move instructions, do not
4659 define these patterns.
4660
4661 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
4662 @item @samp{add@var{mode}cc}
4663 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
4664 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
4665 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
4666 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
4667
4668 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
4669 @item @samp{cstore@var{mode}4}
4670 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
4671 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
4672 are the first and second operand of the comparison, respectively.
4673 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
4674 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
4675 mode you have used and supplies an operand of that mode.
4676
4677 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
4678 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
4679 you should omit it from the machine description.  You describe to the
4680 compiler exactly which value is stored by defining the macro
4681 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
4682 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
4683 should omit those operations from the machine description.
4684
4685 These operations may fail, but should do so only in relatively
4686 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
4687 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
4688
4689 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
4690 that copies the constant one to the target and branches around an
4691 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
4692 the potential instructions used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern
4693 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
4694 @code{SImode}, you should omit the @samp{cstore@var{mode}4} operations from
4695 the machine description.
4696
4697 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
4698 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
4699 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
4700 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
4701 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
4702 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
4703
4704 @cindex @code{jump} instruction pattern
4705 @item @samp{jump}
4706 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
4707 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
4708 on all machines.
4709
4710 @cindex @code{call} instruction pattern
4711 @item @samp{call}
4712 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
4713 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
4714 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
4715 operands.
4716
4717 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
4718 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
4719 to put this information into the assembler code; they can put it in
4720 the RTL instead of operand 1.
4721
4722 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
4723 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
4724 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
4725 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
4726 instruction, the pattern for this operation should be a
4727 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
4728 address into a register and uses that register in the call instruction.
4729
4730 @cindex @code{call_value} instruction pattern
4731 @item @samp{call_value}
4732 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
4733 register in which the value is returned.  There are three more
4734 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
4735 instruction (but with numbers increased by one).
4736
4737 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
4738 insn.
4739
4740 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
4741 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
4742 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
4743 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
4744 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
4745 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
4746 adjustment made to the frame pointer.
4747
4748 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
4749 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
4750 can be eliminated, if desired.
4751
4752 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
4753 @item @samp{untyped_call}
4754 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
4755 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
4756 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
4757 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4758 the saving of a function return value into the result block.
4759
4760 This instruction pattern should be defined to support
4761 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
4762 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
4763 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
4764 multiple registers that can hold a return value
4765 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
4766
4767 @cindex @code{return} instruction pattern
4768 @item @samp{return}
4769 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
4770 defined only if a single instruction can do all the work of returning
4771 from a function.
4772
4773 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
4774 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
4775 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
4776 some class of functions only requires one instruction to implement a
4777 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
4778 to save any registers or allocate stack space.
4779
4780 @findex reload_completed
4781 @findex leaf_function_p
4782 For such machines, the condition specified in this pattern should only
4783 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
4784 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
4785 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
4786 a register window push is required.
4787
4788 Machines that have conditional return instructions should define patterns
4789 such as
4790
4791 @smallexample
4792 (define_insn ""
4793   [(set (pc)
4794         (if_then_else (match_operator
4795                          0 "comparison_operator"
4796                          [(cc0) (const_int 0)])
4797                       (return)
4798                       (pc)))]
4799   "@var{condition}"
4800   "@dots{}")
4801 @end smallexample
4802
4803 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
4804 named @samp{return} pattern.
4805
4806 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
4807 @item @samp{untyped_return}
4808 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
4809 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
4810 instructions are needed to return a value of any type.
4811
4812 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
4813 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
4814 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4815 the restoring of a function return value from the result block.
4816
4817 @cindex @code{nop} instruction pattern
4818 @item @samp{nop}
4819 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
4820 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
4821 RTL pattern.
4822
4823 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
4824 @item @samp{indirect_jump}
4825 An instruction to jump to an address which is operand zero.
4826 This pattern name is mandatory on all machines.
4827
4828 @cindex @code{casesi} instruction pattern
4829 @item @samp{casesi}
4830 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
4831 This instruction takes five operands:
4832
4833 @enumerate
4834 @item
4835 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
4836
4837 @item
4838 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
4839
4840 @item
4841 The total range of indices in the table---the largest index
4842 minus the smallest one (both inclusive).
4843
4844 @item
4845 A label that precedes the table itself.
4846
4847 @item
4848 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
4849 @end enumerate
4850
4851 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
4852 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
4853 difference between the upper bound and the lower bound.
4854
4855 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
4856 @item @samp{tablejump}
4857 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
4858 capability which can be used to implement a dispatch table when there
4859 is no @samp{casesi} pattern.
4860
4861 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
4862 which should immediately precede the jump table.  If the macro
4863 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
4864 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
4865 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
4866 mode @code{Pmode}.
4867
4868 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
4869 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
4870 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
4871 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
4872
4873
4874 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
4875 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
4876 Conditional branch instruction that decrements a register and
4877 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
4878 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
4879 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
4880
4881 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
4882 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
4883 reduction is enabled.
4884
4885 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
4886 @item @samp{doloop_end}
4887 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
4888 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
4889 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
4890 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
4891 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
4892 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
4893 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
4894 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
4895 @xref{Looping Patterns}.
4896
4897 This optional instruction pattern should be defined for machines with
4898 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
4899 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
4900 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4901 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
4902 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
4903 too large for this instruction, make it fail.
4904
4905 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
4906 @item @samp{doloop_begin}
4907 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
4908 need to perform some initialization, such as loading special registers
4909 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
4910 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
4911 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
4912
4913
4914 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
4915 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
4916 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
4917 into operand 0.
4918
4919 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
4920 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
4921 and also has mode @code{Pmode}.
4922
4923 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
4924 the address of the function which would be called if the function
4925 pointer were used in an indirect call.
4926
4927 Only define this pattern if function pointers on the target machine
4928 can have different values but still call the same function when
4929 used in an indirect call.
4930
4931 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
4932 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
4933 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
4934 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
4935 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
4936 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
4937 @item @samp{save_stack_block}
4938 @itemx @samp{save_stack_function}
4939 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
4940 @itemx @samp{restore_stack_block}
4941 @itemx @samp{restore_stack_function}
4942 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
4943 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
4944 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
4945 such machines.
4946
4947 Some machines require special handling for stack pointer saves and
4948 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
4949 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
4950 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
4951 saves and restores are:
4952
4953 @enumerate
4954 @item
4955 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
4956 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
4957 restores the stack pointer when the block is exited.
4958
4959 @item
4960 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
4961 similar job for the outermost block of a function and are used when the
4962 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
4963 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
4964 restore sequence on some machines.
4965
4966 @item
4967 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
4968 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
4969 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
4970 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
4971 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
4972 and restoring additional data such as register window information or
4973 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
4974 such required data.
4975 @end enumerate
4976
4977 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
4978 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
4979 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
4980 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
4981 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
4982 for a particular type of save (either because no save is needed or
4983 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
4984 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
4985 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
4986 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
4987
4988 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
4989 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
4990 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
4991
4992 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
4993 @item @samp{allocate_stack}
4994 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
4995 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
4996
4997 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
4998 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
4999 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
5000 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
5001 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
5002 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
5003 stack is free.
5004
5005 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
5006 Some machines require other operations such as stack probes or
5007 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
5008 operations in addition to updating the stack pointer.
5009
5010 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
5011 @item @samp{check_stack}
5012 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
5013 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
5014 to perform the needed check and signaling an error if the stack
5015 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
5016 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
5017 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
5018 limit from a global or thread-specific variable or register.
5019
5020 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
5021 @item @samp{nonlocal_goto}
5022 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
5023 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
5024 each representing a value to be used in the jump.  The first
5025 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
5026 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
5027 the third is the address of a location where the stack is saved,
5028 and the last is the address of the label, to be placed in the
5029 location for the incoming static chain.
5030
5031 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
5032 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
5033 and static chain, restore the stack (using the
5034 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
5035 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
5036 not work on your machine.
5037
5038 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
5039 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
5040 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
5041 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
5042 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
5043 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
5044 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
5045 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
5046 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
5047 There are no arguments.
5048
5049 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
5050 @item @samp{exception_receiver}
5051 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
5052 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5053 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5054 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5055 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
5056 an exception.  There are no arguments.
5057
5058 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
5059 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
5060 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
5061 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
5062 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
5063 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
5064 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
5065 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
5066 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
5067 the first three are normally used by the generic mechanism.
5068
5069 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
5070 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
5071 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
5072 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5073 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5074 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5075 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
5076 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
5077 at a small offset from that label.
5078
5079 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
5080 @item @samp{builtin_longjmp}
5081 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
5082 You will not normally need to define this pattern unless you also define
5083 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
5084 @code{jmp_buf}.
5085
5086 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
5087 @item @samp{eh_return}
5088 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
5089 and thence the call frame exception handling library routines, are
5090 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
5091 the abnormal return path.
5092
5093 The address of the exception handler to which the function should return
5094 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
5095 the pattern to some special register or memory location.
5096 If the pattern needs to determine the location of the target call
5097 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
5098 if defined; it will have already been assigned.
5099
5100 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
5101 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
5102 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
5103 handling is to be used.
5104
5105 @cindex @code{prologue} instruction pattern
5106 @anchor{prologue instruction pattern}
5107 @item @samp{prologue}
5108 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
5109 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
5110 pointer register, saving callee saved registers, etc.
5111
5112 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
5113 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
5114
5115 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
5116 instruction scheduling.
5117
5118 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
5119 @anchor{epilogue instruction pattern}
5120 @item @samp{epilogue}
5121 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
5122 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
5123 registers and emitting the return instruction.
5124
5125 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
5126 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
5127
5128 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
5129 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
5130
5131 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
5132 @item @samp{sibcall_epilogue}
5133 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
5134 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
5135 sibling call (aka tail call) sites.
5136
5137 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
5138 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
5139 function.
5140
5141 @cindex @code{trap} instruction pattern
5142 @item @samp{trap}
5143 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
5144 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
5145 front end to signal `invalid array index' exceptions.
5146
5147 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
5148 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
5149 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
5150 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
5151 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
5152
5153 A typical @code{ctrap} pattern looks like
5154
5155 @smallexample
5156 (define_insn "ctrapsi4"
5157   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
5158              [(match_operand 1 "register_operand")
5159               (match_operand 2 "immediate_operand")])
5160             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
5161   ""
5162   "@dots{}")
5163 @end smallexample
5164
5165 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
5166 @item @samp{prefetch}
5167
5168 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
5169 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
5170 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
5171 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
5172 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
5173 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
5174 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
5175 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
5176 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
5177
5178 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
5179 the values of operands 1 and 2.
5180
5181 @cindex @code{blockage} instruction pattern
5182 @item @samp{blockage}
5183
5184 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
5185 scheduler from moving instructions across the boundary defined by the
5186 blockage insn.  Normally an UNSPEC_VOLATILE pattern.
5187
5188 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
5189 @item @samp{memory_barrier}
5190
5191 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
5192 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
5193 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
5194 This pattern has no operands.
5195
5196 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
5197 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
5198
5199 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
5200 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
5201 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
5202 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
5203 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
5204 of the operation; it should contain the contents of the memory
5205 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
5206 a copy of operand 2.
5207
5208 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
5209
5210 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5211 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5212 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5213 after the atomic operation.
5214
5215 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
5216 operation is available via the status flags, it is possible to
5217 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
5218 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
5219 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
5220 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
5221 description includes such a set, the target should also define special
5222 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
5223 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
5224 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
5225 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
5226
5227 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
5228 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
5229 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
5230 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
5231 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
5232 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
5233 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
5234 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
5235 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
5236
5237 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
5238 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
5239 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
5240
5241 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5242 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5243 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5244 after the atomic operation.
5245
5246 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
5247 from a compare-and-swap operation, if defined.
5248
5249 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
5250 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
5251 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
5252 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
5253 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
5254 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
5255 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
5256 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
5257 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
5258
5259 These patterns are emit code for an atomic operation on memory,
5260 and return the value that the memory contained before the operation.
5261 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
5262 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
5263 to the binary operator.
5264
5265 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
5266 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
5267 operation and all memory operations after the atomic operation occur
5268 after the atomic operation.
5269
5270 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
5271 from a compare-and-swap operation, if defined.
5272
5273 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
5274 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
5275 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
5276 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
5277 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
5278 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
5279 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
5280 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
5281 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
5282
5283 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
5284 except that they return the value that exists in the memory location
5285 after the operation, rather than before the operation.
5286
5287 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
5288 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
5289
5290 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
5291 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
5292 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
5293 is the value to set in the lock.
5294
5295 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
5296 which the previous value in memory operand is copied into the result
5297 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
5298
5299 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
5300 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
5301 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
5302 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
5303 The true contents of the memory operand are implementation defined.
5304
5305 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
5306 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
5307 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
5308
5309 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
5310 a compare-and-swap operation, if defined.
5311
5312 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
5313 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
5314
5315 This pattern, if defined, releases a lock set by
5316 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
5317 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
5318
5319 If the target doesn't implement full semantics for
5320 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
5321 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
5322 of the memory operand are implementation defined.
5323
5324 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
5325 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
5326 released only after all previous memory operations have completed.
5327
5328 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
5329 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
5330
5331 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
5332 @item @samp{stack_protect_set}
5333
5334 This pattern, if defined, moves a @code{Pmode} value from the memory
5335 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
5336 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
5337 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
5338 having clobbered it.
5339
5340 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
5341
5342 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
5343 @item @samp{stack_protect_test}
5344
5345 This pattern, if defined, compares a @code{Pmode} value from the
5346 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
5347 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
5348 weren't equal.
5349
5350 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
5351 conditional branch pattern is used.
5352
5353 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
5354 @item @samp{clear_cache}
5355
5356 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
5357 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
5358 inclusive and operand 1 exclusive.
5359
5360 If this pattern is not defined, a call to the library function
5361 @code{__clear_cache} is used.
5362
5363 @end table
5364
5365 @end ifset
5366 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
5367 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
5368 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
5369 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
5370 @ifset INTERNALS
5371 @node Pattern Ordering
5372 @section When the Order of Patterns Matters
5373 @cindex Pattern Ordering
5374 @cindex Ordering of Patterns
5375
5376 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
5377 pattern that appears first in the machine description is the one used.
5378 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
5379 and faster instructions (those that will produce better code when they
5380 do match) should usually go first in the description.
5381
5382 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
5383 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
5384 instruction for converting a fullword to floating point and another
5385 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
5386 an integer to floating point could match either one.  We put the
5387 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
5388 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
5389 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
5390 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
5391 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
5392 constant value.
5393
5394 @end ifset
5395 @ifset INTERNALS
5396 @node Dependent Patterns
5397 @section Interdependence of Patterns
5398 @cindex Dependent Patterns
5399 @cindex Interdependence of Patterns
5400
5401 In some cases machines support instructions identical except for the
5402 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
5403 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
5404 patterns are
5405
5406 @smallexample
5407 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
5408      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
5409
5410 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
5411      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
5412 @end smallexample
5413
5414 @noindent
5415 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
5416 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
5417 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
5418 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
5419 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
5420 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
5421
5422 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
5423 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
5424 compilations.
5425
5426 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
5427 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
5428 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
5429 you should not provide separate patterns for increment and decrement
5430 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
5431 that supports register-register add insns by examining the operands and
5432 generating the appropriate machine instruction.
5433
5434 @end ifset
5435 @ifset INTERNALS
5436 @node Jump Patterns
5437 @section Defining Jump Instruction Patterns
5438 @cindex jump instruction patterns
5439 @cindex defining jump instruction patterns
5440
5441 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
5442 The machine description should define a single pattern, usually
5443 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
5444
5445 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
5446 and a separate branch insn testing the condition code and branching
5447 or not according to its value.  For many machines, however,
5448 separating compares and branches is limiting, which is why the
5449 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
5450 The machine description becomes clearer for architectures that
5451 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
5452 works better when different sets of comparison operators are supported
5453 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
5454 or by conditional branches with respect to conditional stores.
5455
5456 Two separate insns are always used if the machine description represents
5457 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
5458 and on most machines that use a separate condition code register
5459 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
5460 fact, the set and use of the condition code must be separate and
5461 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
5462 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
5463 so that the comparison and branch insns could be located from each other
5464 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
5465
5466 Even in this case having a single entry point for conditional branches
5467 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
5468 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
5469 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
5470 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
5471 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
5472 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
5473
5474 @end ifset
5475 @ifset INTERNALS
5476 @node Looping Patterns
5477 @section Defining Looping Instruction Patterns
5478 @cindex looping instruction patterns
5479 @cindex defining looping instruction patterns
5480
5481 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
5482 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
5483 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
5484 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
5485 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
5486 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
5487 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
5488 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
5489 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
5490 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
5491 the jump.
5492
5493 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
5494 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
5495 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
5496 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
5497 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
5498 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
5499 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
5500 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
5501 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
5502 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
5503 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
5504 following for its @code{dbra} instruction:
5505
5506 @smallexample
5507 @group
5508 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5509   [(set (pc)
5510         (if_then_else
5511           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5512                        (const_int -1))
5513               (const_int 0))
5514           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5515           (pc)))
5516    (set (match_dup 0)
5517         (plus:SI (match_dup 0)
5518                  (const_int -1)))]
5519   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5520   "@dots{}")
5521 @end group
5522 @end smallexample
5523
5524 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
5525 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
5526 since this insn is generated by the instruction combination phase
5527 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
5528 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
5529 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
5530 pattern will not be matched by the combiner.
5531
5532 @smallexample
5533 @group
5534 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5535   [(set (pc)
5536         (if_then_else
5537           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5538               (const_int 1))
5539           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5540           (pc)))
5541    (set (match_dup 0)
5542         (plus:SI (match_dup 0)
5543                  (const_int -1)))]
5544   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5545   "@dots{}")
5546 @end group
5547 @end smallexample
5548
5549 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
5550 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
5551 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
5552 information collected during strength reduction.
5553
5554 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
5555 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
5556 is an optional companion pattern that can be used for initialization
5557 needed for some low-overhead looping instructions.
5558
5559 Note that some machines require the actual looping instruction to be
5560 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
5561 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
5562 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
5563 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
5564 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
5565 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
5566 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
5567 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
5568 desired special iteration counter register was not allocated, this
5569 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
5570 instruction pair.
5571
5572 The essential difference between the
5573 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
5574 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
5575 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
5576 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
5577 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
5578 may become redundant and removed by the flow pass.
5579
5580
5581 @end ifset
5582 @ifset INTERNALS
5583 @node Insn Canonicalizations
5584 @section Canonicalization of Instructions
5585 @cindex canonicalization of instructions
5586 @cindex insn canonicalization
5587
5588 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
5589 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
5590 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
5591 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
5592 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
5593 number of insn patterns required.
5594
5595 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
5596 are performed:
5597
5598 @itemize @bullet
5599 @item
5600 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
5601 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
5602 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
5603 be supplied.
5604
5605 @item
5606 For associative operators, a sequence of operators will always chain
5607 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
5608 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
5609 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
5610 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
5611 floating-point.
5612
5613 @item
5614 @cindex @code{neg}, canonicalization of
5615 @cindex @code{not}, canonicalization of
5616 @cindex @code{mult}, canonicalization of
5617 @cindex @code{plus}, canonicalization of
5618 @cindex @code{minus}, canonicalization of
5619 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
5620 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
5621 first operand.
5622
5623 @item
5624 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
5625 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
5626 the operations as far as possible.  For instance,
5627 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
5628 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
5629 @code{(minus A (mult B C))}.
5630
5631 @cindex @code{compare}, canonicalization of
5632 @item
5633 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
5634 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
5635
5636 @item
5637 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
5638 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
5639 above.
5640
5641 @item
5642 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
5643 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
5644 of @code{ltu}.
5645
5646 @item
5647 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
5648 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
5649
5650 @item
5651 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
5652 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
5653
5654 @cindex @code{ior}, canonicalization of
5655 @cindex @code{and}, canonicalization of
5656 @cindex De Morgan's law
5657 @item
5658 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
5659 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
5660 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
5661
5662 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
5663 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
5664 for that instruction as
5665
5666 @smallexample
5667 (define_insn ""
5668   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5669         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5670                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
5671   "@dots{}"
5672   "@dots{}")
5673 @end smallexample
5674
5675 @noindent
5676 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
5677
5678 @smallexample
5679 (define_insn ""
5680   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5681         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5682                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
5683   "@dots{}"
5684   "@dots{}")
5685 @end smallexample
5686
5687 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
5688 logically equivalent RTL expressions.
5689
5690 @cindex @code{xor}, canonicalization of
5691 @item
5692 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
5693 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
5694 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
5695
5696 @item
5697 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
5698 the form
5699
5700 @smallexample
5701 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
5702 @end smallexample
5703
5704 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
5705 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
5706 @item
5707 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
5708 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
5709 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
5710
5711 @end itemize
5712
5713 Further canonicalization rules are defined in the function
5714 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
5715
5716 @end ifset
5717 @ifset INTERNALS
5718 @node Expander Definitions
5719 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
5720 @cindex expander definitions
5721 @cindex code generation RTL sequences
5722 @cindex defining RTL sequences for code generation
5723
5724 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
5725 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
5726 represent them.  For these target machines, you can write a
5727 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
5728
5729 @findex define_expand
5730 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
5731 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
5732 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
5733
5734 A @code{define_expand} RTX has four operands:
5735
5736 @itemize @bullet
5737 @item
5738 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
5739 use for it is to refer to it by name.
5740
5741 @item
5742 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
5743 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
5744 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
5745
5746 @item
5747 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
5748 used to express how the availability of this pattern depends on
5749 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
5750 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
5751 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
5752 depend on the data in the insn being matched, but only the
5753 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
5754 during initialization in order to learn exactly which named instructions
5755 are available in a particular run.
5756
5757 @item
5758 The preparation statements, a string containing zero or more C
5759 statements which are to be executed before RTL code is generated from
5760 the RTL template.
5761
5762 Usually these statements prepare temporary registers for use as
5763 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
5764 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
5765 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
5766 @end itemize
5767
5768 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
5769 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
5770 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
5771 it.
5772
5773 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
5774 also describes the operands that need to be specified when this pattern
5775 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
5776
5777 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
5778 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
5779 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
5780 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
5781 information to preload the operand into a register if that is required for
5782 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
5783 references should use @code{match_dup}.
5784
5785 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
5786 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
5787 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
5788 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
5789 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
5790 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
5791 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
5792 compute the values and store them into the appropriate elements of
5793 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
5794
5795 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
5796 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
5797 as a statement.
5798
5799 @table @code
5800
5801 @findex DONE
5802 @item DONE
5803 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
5804 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
5805 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
5806 preparation statements; the RTL template will not be generated.
5807
5808 @findex FAIL
5809 @item FAIL
5810 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
5811 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
5812 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
5813
5814 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
5815 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
5816 operations.
5817 @end table
5818
5819 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
5820 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
5821 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
5822 insn.
5823
5824 The RTL template is not used for matching, only for generating the
5825 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
5826 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
5827 list of operands, such as this example:
5828
5829 @smallexample
5830 @group
5831 (define_expand "addsi3"
5832   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5833    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5834    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
5835 @end group
5836 @group
5837   ""
5838   "
5839 @{
5840   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
5841   DONE;
5842 @}")
5843 @end group
5844 @end smallexample
5845
5846 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
5847
5848 @smallexample
5849 @group
5850 (define_expand "ashlsi3"
5851   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5852         (ashift:SI
5853 @end group
5854 @group
5855           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5856           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
5857   ""
5858   "
5859 @end group
5860 @end smallexample
5861
5862 @smallexample
5863 @group
5864 @{
5865   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
5866       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
5867     FAIL;
5868 @}")
5869 @end group
5870 @end smallexample
5871
5872 @noindent
5873 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
5874 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
5875 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
5876 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
5877 library call).
5878
5879 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
5880 patterns with names, then it would be possible to use a
5881 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
5882 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
5883
5884 @smallexample
5885 (define_expand "zero_extendhisi2"
5886   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
5887         (const_int 0))
5888    (set (strict_low_part
5889           (subreg:HI
5890             (match_dup 0)
5891             0))
5892         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
5893   ""
5894   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
5895 @end smallexample
5896
5897 @noindent
5898 @findex make_safe_from
5899 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
5900 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
5901 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
5902 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
5903 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
5904 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
5905 by emitting another RTL insn.
5906
5907 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
5908 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
5909 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
5910 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
5911 on this machine.  So it must be copied into a register with
5912 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
5913
5914 @smallexample
5915 (define_expand "zero_extendhisi2"
5916   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5917         (and:SI (subreg:SI
5918                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
5919                   0)
5920                 (match_dup 2)))]
5921   ""
5922   "operands[2]
5923      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
5924 @end smallexample
5925
5926 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
5927 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
5928 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
5929 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
5930 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
5931 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
5932 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
5933 in the compiler.
5934
5935 @end ifset
5936 @ifset INTERNALS
5937 @node Insn Splitting
5938 @section Defining How to Split Instructions
5939 @cindex insn splitting
5940 @cindex instruction splitting
5941 @cindex splitting instructions
5942
5943 There are two cases where you should specify how to split a pattern
5944 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
5945 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
5946 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
5947 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
5948 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
5949 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
5950 cannot be placed into a delay slot.
5951
5952 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
5953 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
5954 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
5955 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
5956 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
5957 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
5958 scheduling.
5959
5960 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
5961 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
5962 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
5963 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
5964 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
5965 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
5966 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
5967 split the addition into two insns is machine-dependent.
5968
5969 @findex define_split
5970 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
5971 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
5972
5973 @smallexample
5974 (define_split
5975   [@var{insn-pattern}]
5976   "@var{condition}"
5977   [@var{new-insn-pattern-1}
5978    @var{new-insn-pattern-2}
5979    @dots{}]
5980   "@var{preparation-statements}")
5981 @end smallexample
5982
5983 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
5984 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
5985 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
5986 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
5987 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
5988 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
5989
5990 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
5991 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5992 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
5993 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
5994 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
5995 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
5996 must not allocate any space in the stack frame.
5997
5998 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
5999 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
6000 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
6001 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
6002 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
6003 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
6004 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
6005 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
6006 of those definitions.
6007
6008 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
6009 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
6010 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
6011
6012 @smallexample
6013 (define_split
6014   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
6015         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
6016   ""
6017   [(set (match_dup 0)
6018         (ashift:SI (match_dup 1)
6019                    (const_int 16)))
6020    (set (match_dup 0)
6021         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
6022                      (const_int 16)))]
6023   "
6024 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
6025 @end smallexample
6026
6027 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
6028 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
6029 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
6030 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
6031 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
6032 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
6033 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
6034 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
6035 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
6036 @code{define_split} that will never produce insns that match).
6037
6038 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
6039 @file{rs6000.md}:
6040
6041 @smallexample
6042 (define_split
6043   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
6044         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
6045                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
6046   ""
6047   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
6048    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
6049 "
6050 @{
6051   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
6052   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
6053
6054   if (low & 0x8000)
6055     high++, low |= 0xffff0000;
6056
6057   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
6058   operands[4] = GEN_INT (low);
6059 @}")
6060 @end smallexample
6061
6062 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
6063 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
6064 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
6065 can be substituted into the address of a subsequent operation.
6066
6067 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
6068 an equality comparison of a register and a large constant:
6069
6070 @smallexample
6071 (define_split
6072   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
6073         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
6074                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
6075    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
6076   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
6077    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
6078        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
6079   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
6080    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
6081   "
6082 @{
6083   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
6084      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
6085      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
6086
6087   int c = INTVAL (operands[2]);
6088   int sextc = (c << 16) >> 16;
6089   int xorv = c ^ sextc;
6090
6091   operands[4] = GEN_INT (xorv);
6092   operands[5] = GEN_INT (sextc);
6093 @}")
6094 @end smallexample
6095
6096 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
6097 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
6098 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
6099 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
6100 are not valid.
6101
6102 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
6103 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
6104 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
6105 several restriction apply.
6106
6107 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
6108 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
6109 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
6110 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
6111 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
6112 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
6113 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
6114 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
6115 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
6116 forward jumps to the newly created labels.
6117
6118 @findex define_insn_and_split
6119 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
6120 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
6121 this:
6122
6123 @smallexample
6124 (define_insn_and_split
6125   [@var{insn-pattern}]
6126   "@var{condition}"
6127   "@var{output-template}"
6128   "@var{split-condition}"
6129   [@var{new-insn-pattern-1}
6130    @var{new-insn-pattern-2}
6131    @dots{}]
6132   "@var{preparation-statements}"
6133   [@var{insn-attributes}])
6134
6135 @end smallexample
6136
6137 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
6138 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
6139 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
6140 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
6141 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
6142 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
6143 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
6144 from i386.md:
6145
6146 @smallexample
6147 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
6148   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
6149      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
6150    (clobber (reg:CC 17))]
6151   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
6152   "#"
6153   "&& reload_completed"
6154   [(parallel [(set (match_dup 0)
6155                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
6156               (clobber (reg:CC 17))])]
6157   ""
6158   [(set_attr "type" "alu1")])
6159
6160 @end smallexample
6161
6162 In this case, the actual split condition will be
6163 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
6164
6165 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
6166 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
6167 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
6168 having to ensure the two patterns' templates match.
6169
6170 @end ifset
6171 @ifset INTERNALS
6172 @node Including Patterns
6173 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
6174 @cindex insn includes
6175
6176 @findex include
6177 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
6178 look for patterns that are in files other than in the file
6179 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
6180
6181 It looks like:
6182
6183 @smallexample
6184
6185 (include
6186   @var{pathname})
6187 @end smallexample
6188
6189 For example:
6190
6191 @smallexample
6192
6193 (include "filestuff")
6194
6195 @end smallexample
6196
6197 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
6198 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
6199 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
6200
6201
6202 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
6203 and placed into subdirectories.
6204
6205 By specifying:
6206
6207 @smallexample
6208
6209 (include "BOGUS/filestuff")
6210
6211 @end smallexample
6212
6213 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
6214
6215 Specifying an absolute path for the include file such as;
6216 @smallexample
6217
6218 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
6219
6220 @end smallexample
6221 is permitted but is not encouraged.
6222
6223 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
6224 @cindex directory options .md
6225 @cindex options, directory search
6226 @cindex search options
6227
6228 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
6229 For example:
6230
6231 @smallexample
6232
6233 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
6234
6235 @end smallexample
6236
6237
6238 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
6239 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
6240 file, substituting your own version, since these directories are
6241 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
6242 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
6243 order; the standard default directory come after.
6244
6245
6246 @end ifset
6247 @ifset INTERNALS
6248 @node Peephole Definitions
6249 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
6250 @cindex peephole optimizer definitions
6251 @cindex defining peephole optimizers
6252
6253 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
6254 definitions of machine-specific peephole optimizations.
6255
6256 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
6257 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
6258 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
6259 though the second one does not appear to use a register computed in the
6260 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
6261 opportunities.
6262
6263 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
6264 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
6265 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
6266 is deprecated.
6267
6268 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
6269 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
6270 but before scheduling, which may result in much better code for
6271 targets that do scheduling.
6272
6273 @menu
6274 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
6275 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
6276 @end menu
6277
6278 @end ifset
6279 @ifset INTERNALS
6280 @node define_peephole
6281 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
6282 @findex define_peephole
6283
6284 @need 1000
6285 A definition looks like this:
6286
6287 @smallexample
6288 (define_peephole
6289   [@var{insn-pattern-1}
6290    @var{insn-pattern-2}
6291    @dots{}]
6292   "@var{condition}"
6293   "@var{template}"
6294   "@var{optional-insn-attributes}")
6295 @end smallexample
6296
6297 @noindent
6298 The last string operand may be omitted if you are not using any
6299 machine-specific information in this machine description.  If present,
6300 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
6301
6302 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
6303 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
6304 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
6305 the next, and so on.
6306
6307 Each of the insns matched by a peephole must also match a
6308 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
6309 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
6310 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
6311 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
6312 stages.
6313
6314 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
6315 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
6316 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
6317 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
6318 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
6319 other.
6320
6321 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
6322 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
6323 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
6324 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
6325 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
6326
6327 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
6328 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
6329 previously tested.
6330
6331 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
6332 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
6333 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
6334 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
6335 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
6336 patterns.
6337
6338 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
6339 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
6340 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
6341 the operands.
6342
6343 @findex prev_active_insn
6344 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
6345 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
6346 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
6347 to refer to the last of the insns being matched; use
6348 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
6349
6350 @findex dead_or_set_p
6351 When optimizing computations with intermediate results, you can use
6352 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
6353 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
6354 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
6355 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
6356 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
6357 value (from @code{operands[@var{i}]}).
6358
6359 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
6360 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
6361 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
6362 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
6363 used in matching the original sequence of insns.
6364
6365 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
6366 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
6367 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
6368 as the insn pattern to control how the insn is output.
6369
6370 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
6371 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
6372
6373 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
6374
6375 @smallexample
6376 (define_peephole
6377   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
6378    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
6379         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
6380   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
6381 @{
6382   rtx xoperands[2];
6383   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
6384 #ifdef MOTOROLA
6385   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
6386   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
6387   return "fmove.d (sp)+,%0";
6388 #else
6389   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
6390   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
6391   return "fmoved sp@@+,%0";
6392 #endif
6393 @})
6394 @end smallexample
6395
6396 @need 1000
6397 The effect of this optimization is to change
6398
6399 @smallexample
6400 @group
6401 jbsr _foobar
6402 addql #4,sp
6403 movel d1,sp@@-
6404 movel d0,sp@@-
6405 fmoved sp@@+,fp0
6406 @end group
6407 @end smallexample
6408
6409 @noindent
6410 into
6411
6412 @smallexample
6413 @group
6414 jbsr _foobar
6415 movel d1,sp@@
6416 movel d0,sp@@-
6417 fmoved sp@@+,fp0
6418 @end group
6419 @end smallexample
6420
6421 @ignore
6422 @findex CC_REVERSED
6423 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
6424 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
6425 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
6426 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
6427 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
6428 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
6429 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
6430 and in this C code check the condition code status flags and change the
6431 assembler code as appropriate.
6432 @end ignore
6433
6434 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
6435 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
6436 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
6437 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
6438 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
6439 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
6440 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
6441 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
6442 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
6443
6444 @smallexample
6445 (define_insn "divmodsi4"
6446   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6447         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6448                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6449    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6450         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
6451   "TARGET_68020"
6452   "divsl%.l %2,%3:%0")
6453 @end smallexample
6454
6455 @noindent
6456 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
6457
6458 @smallexample
6459 (define_peephole
6460   [@dots{}
6461    (parallel
6462     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6463           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6464                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6465      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6466           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
6467    @dots{}]
6468   @dots{})
6469 @end smallexample
6470
6471 @end ifset
6472 @ifset INTERNALS
6473 @node define_peephole2
6474 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
6475 @findex define_peephole2
6476
6477 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
6478 substitute one sequence of instructions for another sequence,
6479 what additional scratch registers may be needed and what their
6480 lifetimes must be.
6481
6482 @smallexample
6483 (define_peephole2
6484   [@var{insn-pattern-1}
6485    @var{insn-pattern-2}
6486    @dots{}]
6487   "@var{condition}"
6488   [@var{new-insn-pattern-1}
6489    @var{new-insn-pattern-2}
6490    @dots{}]
6491   "@var{preparation-statements}")
6492 @end smallexample
6493
6494 The definition is almost identical to @code{define_split}
6495 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
6496 single instruction, but a sequence of instructions.
6497
6498 It is possible to request additional scratch registers for use in the
6499 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
6500 will simply not match.
6501
6502 @findex match_scratch
6503 @findex match_dup
6504 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
6505 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
6506 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
6507 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
6508 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
6509 at which the register must be available.
6510
6511 Here is an example from the IA-32 machine description:
6512
6513 @smallexample
6514 (define_peephole2
6515   [(match_scratch:SI 2 "r")
6516    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6517                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
6518                      [(match_dup 0)
6519                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
6520               (clobber (reg:CC 17))])]
6521   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
6522   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
6523    (parallel [(set (match_dup 0)
6524                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
6525               (clobber (reg:CC 17))])]
6526   "")
6527 @end smallexample
6528
6529 @noindent
6530 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
6531 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
6532 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
6533 to be live only at the point just before the arithmetic.
6534
6535 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
6536 so here's a silly made-up example:
6537
6538 @smallexample
6539 (define_peephole2
6540   [(match_scratch:SI 4 "r")
6541    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
6542    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
6543    (match_dup 4)
6544    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
6545   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
6546   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
6547    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
6548    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
6549    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
6550   "")
6551 @end smallexample
6552
6553 @noindent
6554 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
6555 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
6556 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
6557
6558 @end ifset
6559 @ifset INTERNALS
6560 @node Insn Attributes
6561 @section Instruction Attributes
6562 @cindex insn attributes
6563 @cindex instruction attributes
6564
6565 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
6566 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
6567 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
6568 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
6569 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
6570 to track the condition codes.
6571
6572 @menu
6573 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
6574 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
6575 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
6576 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
6577 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
6578 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
6579 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
6580 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
6581 @end menu
6582
6583 @end ifset
6584 @ifset INTERNALS
6585 @node Defining Attributes
6586 @subsection Defining Attributes and their Values
6587 @cindex defining attributes and their values
6588 @cindex attributes, defining
6589
6590 @findex define_attr
6591 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
6592 by the target machine.  It looks like:
6593
6594 @smallexample
6595 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
6596 @end smallexample
6597
6598 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
6599
6600 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
6601 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
6602 indicate that the attribute takes numeric values.
6603
6604 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
6605 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
6606 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
6607 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
6608 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
6609
6610 @findex insn-attr.h
6611 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
6612 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
6613 specified for an attribute, the following are defined:
6614
6615 @itemize @bullet
6616 @item
6617 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
6618
6619 @item
6620 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
6621 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
6622 the attribute name and value are first converted to uppercase.
6623
6624 @item
6625 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
6626 returns the attribute value for that insn.
6627 @end itemize
6628
6629 For example, if the following is present in the @file{md} file:
6630
6631 @smallexample
6632 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
6633 @end smallexample
6634
6635 @noindent
6636 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
6637
6638 @smallexample
6639 #define HAVE_ATTR_type
6640 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
6641                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
6642 extern enum attr_type get_attr_type ();
6643 @end smallexample
6644
6645 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
6646 defined and the function to obtain the attribute's value will return
6647 @code{int}.
6648
6649 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
6650 attributes are not free to use for other purposes:
6651
6652 @table @code
6653 @item length
6654 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
6655 code chunks.  This is especially important when verifying branch
6656 distances. @xref{Insn Lengths}.
6657
6658 @item enabled
6659 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
6660 alternatives of an insn definition from being used during code
6661 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
6662
6663 @end table
6664
6665 @end ifset
6666 @ifset INTERNALS
6667 @node Expressions
6668 @subsection Attribute Expressions
6669 @cindex attribute expressions
6670
6671 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
6672 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
6673 Attribute value expressions must have one of the following forms:
6674
6675 @table @code
6676 @cindex @code{const_int} and attributes
6677 @item (const_int @var{i})
6678 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
6679 must be non-negative.
6680
6681 The value of a numeric attribute can be specified either with a
6682 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
6683 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
6684 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
6685 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
6686
6687 @cindex @code{const_string} and attributes
6688 @item (const_string @var{value})
6689 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
6690 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
6691 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
6692 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
6693 of a @code{define_attr}.
6694
6695 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
6696 must be a string containing a non-negative integer (normally
6697 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
6698 contain one of the valid values for the attribute.
6699
6700 @cindex @code{if_then_else} and attributes
6701 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
6702 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
6703 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
6704 otherwise it is @var{false-value}.
6705
6706 @cindex @code{cond} and attributes
6707 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
6708 The first operand of this expression is a vector containing an even
6709 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
6710 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
6711 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
6712 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
6713 expression is that of the @var{default} expression.
6714 @end table
6715
6716 @var{test} expressions can have one of the following forms:
6717
6718 @table @code
6719 @cindex @code{const_int} and attribute tests
6720 @item (const_int @var{i})
6721 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
6722
6723 @cindex @code{not} and attributes
6724 @cindex @code{ior} and attributes
6725 @cindex @code{and} and attributes
6726 @item (not @var{test})
6727 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
6728 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
6729 These tests are true if the indicated logical function is true.
6730
6731 @cindex @code{match_operand} and attributes
6732 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
6733 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
6734 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
6735 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
6736 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
6737 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
6738 string).
6739
6740 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
6741
6742 @cindex @code{le} and attributes
6743 @cindex @code{leu} and attributes
6744 @cindex @code{lt} and attributes
6745 @cindex @code{gt} and attributes
6746 @cindex @code{gtu} and attributes
6747 @cindex @code{ge} and attributes
6748 @cindex @code{geu} and attributes
6749 @cindex @code{ne} and attributes
6750 @cindex @code{eq} and attributes
6751 @cindex @code{plus} and attributes
6752 @cindex @code{minus} and attributes
6753 @cindex @code{mult} and attributes
6754 @cindex @code{div} and attributes
6755 @cindex @code{mod} and attributes
6756 @cindex @code{abs} and attributes
6757 @cindex @code{neg} and attributes
6758 @cindex @code{ashift} and attributes
6759 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
6760 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
6761 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
6762 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
6763 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
6764 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
6765 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
6766 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
6767 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
6768 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
6769 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
6770 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
6771 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
6772 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
6773 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
6774 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
6775 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
6776
6777 @findex get_attr
6778 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
6779 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
6780 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
6781 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
6782 variable.
6783
6784 @findex eq_attr
6785 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
6786 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
6787
6788 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
6789 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
6790 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
6791 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
6792 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
6793 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
6794 @emph{not} in the specified list.
6795
6796 For example,
6797
6798 @smallexample
6799 (eq_attr "type" "load,store")
6800 @end smallexample
6801
6802 @noindent
6803 is equivalent to
6804
6805 @smallexample
6806 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
6807 @end smallexample
6808
6809 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
6810 value of the compiler variable @code{which_alternative}
6811 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
6812 example,
6813
6814 @smallexample
6815 (eq_attr "alternative" "2,3")
6816 @end smallexample
6817
6818 @noindent
6819 is equivalent to
6820
6821 @smallexample
6822 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
6823      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
6824 @end smallexample
6825
6826 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
6827 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
6828 a particular pattern.  This is by far the most common case.
6829
6830 @findex attr_flag
6831 @item (attr_flag @var{name})
6832 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
6833 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
6834 scheduled.
6835
6836 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
6837 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
6838 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
6839 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
6840 if a conditional branch is expected to be taken.
6841
6842 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
6843 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
6844
6845 This example describes a conditional branch delay slot which
6846 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
6847 for backward branches which are not taken (annul-false).
6848
6849 @smallexample
6850 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
6851   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
6852    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6853         (attr_flag "forward"))
6854    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6855         (attr_flag "backward"))])
6856 @end smallexample
6857
6858 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
6859 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6860
6861 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
6862 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6863 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
6864 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6865
6866 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
6867 meaning to other passes of the compiler.
6868
6869 @findex attr
6870 @item (attr @var{name})
6871 The value of another attribute is returned.  This is most useful
6872 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
6873 produce more efficient code for non-numeric attributes.
6874 @end table
6875
6876 @end ifset
6877 @ifset INTERNALS
6878 @node Tagging Insns
6879 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
6880 @cindex tagging insns
6881 @cindex assigning attribute values to insns
6882
6883 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
6884 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
6885 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
6886 have an optional last argument to specify the values of attributes for
6887 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
6888 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
6889 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
6890 permits the specification of the values for only one or two attributes
6891 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
6892 next section.
6893
6894 The optional last argument of @code{define_insn} and
6895 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
6896 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
6897 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
6898 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
6899 second operand of the @code{set} is an attribute expression
6900 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
6901
6902 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
6903 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
6904 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
6905 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
6906 each alternative.
6907
6908 @findex set_attr
6909 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
6910 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
6911 specifying a string giving either a single attribute value or a list
6912 of attribute values, one for each alternative.
6913
6914 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
6915 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
6916
6917 @table @code
6918 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
6919 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
6920 or a string containing a comma-separated list giving the values for
6921 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
6922 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
6923
6924 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
6925 which case the attribute will assume its default value for insns matching
6926 that alternative.
6927
6928 @findex set_attr_alternative
6929 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
6930 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
6931 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
6932 tests on the @samp{alternative} attribute.
6933
6934 @findex attr
6935 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
6936 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
6937 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
6938 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
6939 @end table
6940
6941 The following shows three different ways of representing the same
6942 attribute value specification:
6943
6944 @smallexample
6945 (set_attr "type" "load,store,arith")
6946
6947 (set_attr_alternative "type"
6948                       [(const_string "load") (const_string "store")
6949                        (const_string "arith")])
6950
6951 (set (attr "type")
6952      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
6953             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
6954            (const_string "arith")))
6955 @end smallexample
6956
6957 @need 1000
6958 @findex define_asm_attributes
6959 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
6960 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
6961 statement.  It has the form:
6962
6963 @smallexample
6964 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
6965 @end smallexample
6966
6967 @noindent
6968 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
6969 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
6970
6971 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
6972 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
6973
6974 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
6975 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
6976 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
6977 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
6978 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
6979 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
6980 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
6981 of a single machine instruction.
6982
6983 @end ifset
6984 @ifset INTERNALS
6985 @node Attr Example
6986 @subsection Example of Attribute Specifications
6987 @cindex attribute specifications example
6988 @cindex attribute specifications
6989
6990 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
6991 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
6992 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
6993 value.  This attribute is normally used only to define the default value
6994 for other attributes.  An example will clarify this usage.
6995
6996 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
6997 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
6998 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
6999 operations, floating point operations, and branches.
7000
7001 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
7002 the condition code and will limit ourselves to the following possible
7003 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
7004 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
7005 changed if the item previously set into the condition code has been
7006 modified.
7007
7008 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
7009
7010 @smallexample
7011 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
7012
7013 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
7014              (cond [(eq_attr "type" "load")
7015                         (const_string "change0")
7016                     (eq_attr "type" "store,branch")
7017                         (const_string "unchanged")
7018                     (eq_attr "type" "arith")
7019                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
7020                                       (const_string "set")
7021                                       (const_string "clobber"))]
7022                    (const_string "clobber")))
7023
7024 (define_insn ""
7025   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
7026         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
7027   ""
7028   "@@
7029    move %0,%1
7030    load %0,%1
7031    store %0,%1"
7032   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
7033 @end smallexample
7034
7035 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
7036 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
7037 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
7038 full-word result.
7039
7040 @end ifset
7041 @ifset INTERNALS
7042 @node Insn Lengths
7043 @subsection Computing the Length of an Insn
7044 @cindex insn lengths, computing
7045 @cindex computing the length of an insn
7046
7047 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
7048 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
7049 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
7050 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
7051 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
7052 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
7053
7054 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
7055 arithmetic terms are allowed in test expressions:
7056
7057 @table @code
7058 @cindex @code{match_dup} and attributes
7059 @item (match_dup @var{n})
7060 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
7061 must be a @code{label_ref}.
7062
7063 @cindex @code{pc} and attributes
7064 @item (pc)
7065 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
7066 been more consistent with other usage to make this the address of the
7067 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
7068 current insn is to be computed.
7069 @end table
7070
7071 @cindex @code{addr_vec}, length of
7072 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
7073 For normal insns, the length will be determined by value of the
7074 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
7075 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
7076 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
7077
7078 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
7079
7080 The following macros can be used to refine the length computation:
7081
7082 @table @code
7083 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
7084 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
7085 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
7086 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
7087 that contains the initially computed length of the insn and should be
7088 updated with the correct length of the insn.
7089
7090 This macro will normally not be required.  A case in which it is
7091 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
7092 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
7093 may be required.
7094 @end table
7095
7096 @findex get_attr_length
7097 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
7098 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
7099 determine the form of the branch instruction to be written, as the
7100 example below illustrates.
7101
7102 As an example of the specification of variable-length branches, consider
7103 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
7104 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
7105 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
7106 sequence to load the address from memory and then branch to it.
7107
7108 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
7109 as follows:
7110
7111 @smallexample
7112 (define_insn "jump"
7113   [(set (pc)
7114         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
7115   ""
7116 @{
7117    return (get_attr_length (insn) == 4
7118            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
7119 @}
7120   [(set (attr "length")
7121         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
7122                       (const_int 4)
7123                       (const_int 6)))])
7124 @end smallexample
7125
7126 @end ifset
7127 @ifset INTERNALS
7128 @node Constant Attributes
7129 @subsection Constant Attributes
7130 @cindex constant attributes
7131
7132 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
7133 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
7134 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
7135 used to specify which variety of processor is used.  For example,
7136
7137 @smallexample
7138 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
7139  (const
7140   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
7141          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
7142         (const_string "m88000"))))
7143
7144 (define_attr "memory" "fast,slow"
7145  (const
7146   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
7147                 (const_string "fast")
7148                 (const_string "slow"))))
7149 @end smallexample
7150
7151 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
7152 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
7153 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
7154 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
7155 forms involving insn attributes.
7156
7157 @end ifset
7158 @ifset INTERNALS
7159 @node Delay Slots
7160 @subsection Delay Slot Scheduling
7161 @cindex delay slots, defining
7162
7163 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
7164 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
7165 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
7166 after the instruction are executed as if they were located before it.
7167 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
7168 the following instruction before the branch or call is performed.
7169
7170 On some machines, conditional branch instructions can optionally
7171 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
7172 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
7173 instructions that annul if the branch is true and instructions that
7174 annul if the branch is false are supported.
7175
7176 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
7177 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
7178 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
7179 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
7180 instruction scheduling.
7181
7182 @findex define_delay
7183 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
7184 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
7185
7186 @smallexample
7187 (define_delay @var{test}
7188               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
7189                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
7190                @dots{}])
7191 @end smallexample
7192
7193 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
7194 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
7195 required delay slots is determined by the length of the vector specified
7196 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
7197 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
7198 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
7199 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
7200 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
7201 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
7202
7203 For example, in the common case where branch and call insns require
7204 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
7205 call, the following would be placed in the @file{md} file:
7206
7207 @smallexample
7208 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
7209               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
7210 @end smallexample
7211
7212 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
7213 case, each such expression specifies different delay slot requirements
7214 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
7215 expressions are both true.
7216
7217 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
7218 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
7219 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
7220 branch is true, we might represent this as follows:
7221
7222 @smallexample
7223 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
7224    [(eq_attr "type" "!branch,call")
7225     (eq_attr "type" "!branch,call")
7226     (nil)])
7227
7228 (define_delay (eq_attr "type" "call")
7229               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
7230                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
7231 @end smallexample
7232 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
7233
7234 @end ifset
7235 @ifset INTERNALS
7236 @node Processor pipeline description
7237 @subsection Specifying processor pipeline description
7238 @cindex processor pipeline description
7239 @cindex processor functional units
7240 @cindex instruction latency time
7241 @cindex interlock delays
7242 @cindex data dependence delays
7243 @cindex reservation delays
7244 @cindex pipeline hazard recognizer
7245 @cindex automaton based pipeline description
7246 @cindex regular expressions
7247 @cindex deterministic finite state automaton
7248 @cindex automaton based scheduler
7249 @cindex RISC
7250 @cindex VLIW
7251
7252 To achieve better performance, most modern processors
7253 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
7254 processors) have many @dfn{functional units} on which several
7255 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
7256 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
7257 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
7258 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
7259 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
7260 MIPS processors).
7261
7262 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
7263 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
7264 latency time}.  The instruction execution is not started until all
7265 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
7266 complex cases when the instruction execution starts even when the data
7267 are not available but will be ready in given time after the
7268 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
7269 account is simple.  The data dependence (true, output, and
7270 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
7271 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
7272 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
7273 means that two instructions under execution will be in need of shared
7274 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
7275 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
7276 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
7277 processors.
7278
7279 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
7280 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
7281 instruction scheduler has to have an adequate description of the
7282 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
7283 machine descriptions describe processor parallelism and functional
7284 unit reservations for groups of instructions with the aid of
7285 @dfn{regular expressions}.
7286
7287 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
7288 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
7289 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
7290 automatically generated from the processor pipeline description.  The
7291 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
7292 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
7293 the instruction issue is possible if there is a transition from one
7294 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
7295 furthermore, its speed is not dependent on processor
7296 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
7297 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
7298 can split orthogonal parts of the machine description among several
7299 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
7300 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
7301
7302 @cindex automaton based pipeline description
7303 The rest of this section describes the directives that constitute
7304 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
7305 these constructions within the machine description file is not
7306 important.
7307
7308 @findex define_automaton
7309 @cindex pipeline hazard recognizer
7310 The following optional construction describes names of automata
7311 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
7312 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
7313 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
7314 units to the automata, the total size of the automata is usually
7315 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
7316 construction, only one finite state automaton is generated.
7317
7318 @smallexample
7319 (define_automaton @var{automata-names})
7320 @end smallexample
7321
7322 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
7323 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
7324 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
7325 @code{define_query_cpu_unit}.
7326
7327 @findex define_cpu_unit
7328 @cindex processor functional units
7329 Each processor functional unit used in the description of instruction
7330 reservations should be described by the following construction.
7331
7332 @smallexample
7333 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
7334 @end smallexample
7335
7336 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
7337 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
7338 for other goals.
7339
7340 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
7341 which the unit is bound.  The automaton should be described in
7342 construction @code{define_automaton}.  You should give
7343 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
7344
7345 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
7346 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
7347 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
7348 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
7349 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
7350 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
7351 description of the subsequent constructions.
7352
7353 @findex define_query_cpu_unit
7354 @cindex querying function unit reservations
7355 The following construction describes CPU functional units analogously
7356 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
7357 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
7358 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
7359 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
7360 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
7361 @acronym{VLIW} insn templates).
7362
7363 @smallexample
7364 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
7365 @end smallexample
7366
7367 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
7368 separated by commas.
7369
7370 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
7371 which the unit is bound.
7372
7373 @findex define_insn_reservation
7374 @cindex instruction latency time
7375 @cindex regular expressions
7376 @cindex data bypass
7377 The following construction is the major one to describe pipeline
7378 characteristics of an instruction.
7379
7380 @smallexample
7381 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
7382                          @var{condition} @var{regexp})
7383 @end smallexample
7384
7385 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
7386 instruction.  There is an important difference between the old
7387 description and the automaton based pipeline description.  The latency
7388 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
7389 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
7390 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
7391 zero and the cost of output dependencies is the difference between
7392 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
7393 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
7394 change the default costs for any description by using the target hook
7395 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
7396
7397 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
7398 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
7399 the automaton description file generated for debugging.  The internal
7400 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
7401 good practice to use insn classes described in the processor manual.
7402
7403 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
7404 construction.  You should remember that you will be in trouble if
7405 @var{condition} for two or more different
7406 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
7407 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
7408 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
7409 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
7410 the same value is quite difficult (especially if the conditions
7411 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
7412 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
7413 recognizer considerably.
7414
7415 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
7416 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
7417 expression according to the following syntax:
7418
7419 @smallexample
7420        regexp = regexp "," oneof
7421               | oneof
7422
7423        oneof = oneof "|" allof
7424              | allof
7425
7426        allof = allof "+" repeat
7427              | repeat
7428
7429        repeat = element "*" number
7430               | element
7431
7432        element = cpu_function_unit_name
7433                | reservation_name
7434                | result_name
7435                | "nothing"
7436                | "(" regexp ")"
7437 @end smallexample
7438
7439 @itemize @bullet
7440 @item
7441 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
7442 the reservation.
7443
7444 @item
7445 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
7446 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
7447 regular expression @strong{or} etc.
7448
7449 @item
7450 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
7451 regular expression @strong{and} a reservation described by the
7452 second regular expression @strong{and} etc.
7453
7454 @item
7455 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
7456 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
7457 advancing (see @samp{,}).
7458
7459 @item
7460 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
7461 functional unit.
7462
7463 @item
7464 @samp{reservation_name} --- see description of construction
7465 @samp{define_reservation}.
7466
7467 @item
7468 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
7469 @end itemize
7470
7471 @findex define_reservation
7472 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
7473 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
7474 the common part by the following construction
7475
7476 @smallexample
7477 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
7478 @end smallexample
7479
7480 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
7481 Functional unit names and reservation names are in the same name
7482 space.  So the reservation names should be different from the
7483 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
7484
7485 @findex define_bypass
7486 @cindex instruction latency time
7487 @cindex data bypass
7488 The following construction is used to describe exceptions in the
7489 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
7490
7491 @smallexample
7492 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
7493                [@var{guard}])
7494 @end smallexample
7495
7496 @var{number} defines when the result generated by the instructions
7497 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
7498 instructions given in string @var{in_insn_names}.  The instructions in
7499 the string are separated by commas.
7500
7501 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
7502 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
7503 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
7504 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
7505 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
7506 of insn @samp{store} (not a stored value).
7507
7508 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
7509 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
7510 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
7511 bypass without the guard function is chosen.
7512
7513 @findex exclusion_set
7514 @findex presence_set
7515 @findex final_presence_set
7516 @findex absence_set
7517 @findex final_absence_set
7518 @cindex VLIW
7519 @cindex RISC
7520 The following five constructions are usually used to describe
7521 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
7522 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
7523 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
7524
7525 @smallexample
7526 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
7527 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7528 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7529 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7530 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7531 @end smallexample
7532
7533 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
7534 separated by commas.
7535
7536 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
7537 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
7538 separated by white-spaces.
7539
7540 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
7541 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
7542 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
7543 example, the construction is useful for describing processors
7544 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
7545 functional unit which can execute simultaneously only single floating
7546 point insns or only double floating point insns.
7547
7548 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
7549 functional unit in the first string can not be reserved unless at
7550 least one of pattern of units whose names are in the second string is
7551 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
7552 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
7553 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
7554 construction
7555
7556 @smallexample
7557 (presence_set "slot1" "slot0")
7558 @end smallexample
7559
7560 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7561 reservation.  In this case we could write
7562
7563 @smallexample
7564 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
7565 @end smallexample
7566
7567 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
7568 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
7569 done.  When an instruction is issued in given automaton state
7570 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
7571 state is changed.  The first state is a source state, the second one
7572 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
7573 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
7574 done on the result reservation.  This construction is useful to
7575 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
7576 For example, if we use
7577
7578 @smallexample
7579 (presence_set "slot1" "slot0")
7580 @end smallexample
7581
7582 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
7583 @samp{slot0} which is absent in the source state).
7584
7585 @smallexample
7586 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
7587 @end smallexample
7588
7589 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
7590
7591 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
7592 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
7593 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
7594 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
7595 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a 
7596 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
7597 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
7598 can be described as:
7599
7600 @smallexample
7601 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
7602 @end smallexample
7603
7604 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7605 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
7606 this case we could write
7607
7608 @smallexample
7609 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
7610 @end smallexample
7611
7612 All functional units mentioned in a set should belong to the same
7613 automaton.
7614
7615 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
7616 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
7617 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
7618
7619 @findex automata_option
7620 @cindex deterministic finite state automaton
7621 @cindex nondeterministic finite state automaton
7622 @cindex finite state automaton minimization
7623 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
7624 the following construction.
7625
7626 @smallexample
7627 (automata_option @var{options})
7628 @end smallexample
7629
7630 @var{options} is a string giving options which affect the generated
7631 code.  Currently there are the following options:
7632
7633 @itemize @bullet
7634 @item
7635 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
7636 only worth to do when we are debugging the description and need to
7637 look more accurately at reservations of states.
7638
7639 @item
7640 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
7641 automata.
7642
7643 @item
7644 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
7645 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
7646
7647 @item
7648 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
7649 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
7650 verification and debugging.
7651
7652 @item
7653 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
7654 non-critical errors.
7655
7656 @item
7657 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
7658 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
7659 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
7660 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
7661 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
7662 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
7663
7664 @item
7665 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
7666 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
7667 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
7668 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
7669 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
7670 huge automaton.
7671 @end itemize
7672
7673 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
7674 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
7675 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
7676 the following functional units.
7677
7678 @smallexample
7679 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
7680 (define_cpu_unit "port0, port1")
7681 @end smallexample
7682
7683 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
7684 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
7685 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
7686 are issued into the second pipeline.  Integer division and
7687 multiplication insns can be executed only in the second integer
7688 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
7689 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
7690 integer division insn can not be issued until the current division
7691 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
7692 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
7693 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
7694 incurred.  To describe all of this we could specify
7695
7696 @smallexample
7697 (define_cpu_unit "div")
7698
7699 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7700                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
7701
7702 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
7703                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
7704
7705 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
7706                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
7707
7708 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
7709                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
7710
7711 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
7712 @end smallexample
7713
7714 To simplify the description we could describe the following reservation
7715
7716 @smallexample
7717 (define_reservation "finish" "port0|port1")
7718 @end smallexample
7719
7720 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
7721 construction
7722
7723 @smallexample
7724 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7725                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
7726 @end smallexample
7727
7728
7729 @end ifset
7730 @ifset INTERNALS
7731 @node Conditional Execution
7732 @section Conditional Execution
7733 @cindex conditional execution
7734 @cindex predication
7735
7736 A number of architectures provide for some form of conditional
7737 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
7738 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
7739 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
7740 can be quite tedious to describe these forms directly in the
7741 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
7742
7743 @findex define_cond_exec
7744 @smallexample
7745 (define_cond_exec
7746   [@var{predicate-pattern}]
7747   "@var{condition}"
7748   "@var{output-template}")
7749 @end smallexample
7750
7751 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
7752 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
7753 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
7754 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
7755 alternative.
7756
7757 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
7758 pattern to match.
7759
7760 @findex current_insn_predicate
7761 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
7762 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
7763 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
7764 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
7765 In order to handle the general case, there is a global variable
7766 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
7767 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
7768
7769 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
7770 the @code{predicable} instruction attribute is made.
7771 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be boolean (i.e.@: have
7772 exactly two elements in its @var{list-of-values}).  Further, it must
7773 not be used with complex expressions.  That is, the default and all
7774 uses in the insns must be a simple constant, not dependent on the
7775 alternative or anything else.
7776
7777 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
7778 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
7779 generated that matches a predicated version of the instruction.
7780 For example,
7781
7782 @smallexample
7783 (define_insn "addsi"
7784   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7785         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7786                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
7787   "@var{test1}"
7788   "add %2,%1,%0")
7789
7790 (define_cond_exec
7791   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
7792        (const_int 0))]
7793   "@var{test2}"
7794   "(%0)")
7795 @end smallexample
7796
7797 @noindent
7798 generates a new pattern
7799
7800 @smallexample
7801 (define_insn ""
7802   [(cond_exec
7803      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
7804      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7805           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7806                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
7807   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
7808   "(%3) add %2,%1,%0")
7809 @end smallexample
7810
7811 @end ifset
7812 @ifset INTERNALS
7813 @node Constant Definitions
7814 @section Constant Definitions
7815 @cindex constant definitions
7816 @findex define_constants
7817
7818 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
7819 can be a maintenance problem.
7820
7821 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
7822 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
7823 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
7824 if the corresponding value had been written instead.  You may use
7825 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
7826 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
7827 a different value.
7828
7829 To come back to the a29k load multiple example, instead of
7830
7831 @smallexample
7832 (define_insn ""
7833   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7834      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7835            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7836       (use (reg:SI 179))
7837       (clobber (reg:SI 179))])]
7838   ""
7839   "loadm 0,0,%1,%2")
7840 @end smallexample
7841
7842 You could write:
7843
7844 @smallexample
7845 (define_constants [
7846     (R_BP 177)
7847     (R_FC 178)
7848     (R_CR 179)
7849     (R_Q  180)
7850 ])
7851
7852 (define_insn ""
7853   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7854      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7855            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7856       (use (reg:SI R_CR))
7857       (clobber (reg:SI R_CR))])]
7858   ""
7859   "loadm 0,0,%1,%2")
7860 @end smallexample
7861
7862 The constants that are defined with a define_constant are also output
7863 in the insn-codes.h header file as #defines.
7864 @end ifset
7865 @ifset INTERNALS
7866 @node Iterators
7867 @section Iterators
7868 @cindex iterators in @file{.md} files
7869
7870 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
7871 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
7872 facilities to make this process easier.
7873
7874 @menu
7875 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
7876 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
7877 @end menu
7878
7879 @node Mode Iterators
7880 @subsection Mode Iterators
7881 @cindex mode iterators in @file{.md} files
7882
7883 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
7884 For example:
7885
7886 @itemize @bullet
7887 @item
7888 If a processor has hardware support for both single and double
7889 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
7890 very similar to the @code{DFmode} ones.
7891
7892 @item
7893 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
7894 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
7895 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
7896 @end itemize
7897
7898 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
7899 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
7900 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
7901 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
7902
7903 @menu
7904 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
7905 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
7906 * Examples::                Examples
7907 @end menu
7908
7909 @node Defining Mode Iterators
7910 @subsubsection Defining Mode Iterators
7911 @findex define_mode_iterator
7912
7913 The syntax for defining a mode iterator is:
7914
7915 @smallexample
7916 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
7917 @end smallexample
7918
7919 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
7920 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
7921 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
7922 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
7923 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
7924 C condition will also require that @var{condi} be true.
7925
7926 For example:
7927
7928 @smallexample
7929 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7930 @end smallexample
7931
7932 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
7933 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
7934 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
7935 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
7936 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
7937
7938 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
7939 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
7940 to @code{@var{mode}}.  For example:
7941
7942 @smallexample
7943 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7944 @end smallexample
7945
7946 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
7947 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
7948
7949 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
7950 significant if two iterators are used in a construct that requires
7951 substitutions.  @xref{Substitutions}.
7952
7953 @node Substitutions
7954 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
7955 @findex define_mode_attr
7956
7957 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
7958 construct will often need slightly different strings or modes.  For
7959 example:
7960
7961 @itemize @bullet
7962 @item
7963 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
7964 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
7965 appropriate mode name for @var{m}.
7966
7967 @item
7968 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
7969 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
7970
7971 @item
7972 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
7973 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
7974 mode for the other operand(s).
7975 @end itemize
7976
7977 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
7978 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
7979 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
7980 upper case.  You can define other attributes using:
7981
7982 @smallexample
7983 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
7984 @end smallexample
7985
7986 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
7987 is the value associated with @var{modei}.
7988
7989 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
7990 each string and mode in the pattern for sequences of the form
7991 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
7992 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
7993 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
7994 value.
7995
7996 For example, suppose an @file{.md} file has:
7997
7998 @smallexample
7999 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
8000 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
8001 @end smallexample
8002
8003 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
8004 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
8005 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
8006 @code{"ld\t%0,%1"}.
8007
8008 Here is an example of using an attribute for a mode:
8009
8010 @smallexample
8011 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
8012 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
8013 (define_insn @dots{}
8014   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
8015 @end smallexample
8016
8017 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
8018 substitution will be attempted for every iterator expansion.
8019
8020 @node Examples
8021 @subsubsection Mode Iterator Examples
8022
8023 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
8024 modes and attributes (among others):
8025
8026 @smallexample
8027 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
8028 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
8029 @end smallexample
8030
8031 and uses the following template to define both @code{subsi3}
8032 and @code{subdi3}:
8033
8034 @smallexample
8035 (define_insn "sub<mode>3"
8036   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
8037         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
8038                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
8039   ""
8040   "<d>subu\t%0,%1,%2"
8041   [(set_attr "type" "arith")
8042    (set_attr "mode" "<MODE>")])
8043 @end smallexample
8044
8045 This is exactly equivalent to:
8046
8047 @smallexample
8048 (define_insn "subsi3"
8049   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
8050         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
8051                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
8052   ""
8053   "subu\t%0,%1,%2"
8054   [(set_attr "type" "arith")
8055    (set_attr "mode" "SI")])
8056
8057 (define_insn "subdi3"
8058   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
8059         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
8060                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
8061   ""
8062   "dsubu\t%0,%1,%2"
8063   [(set_attr "type" "arith")
8064    (set_attr "mode" "DI")])
8065 @end smallexample
8066
8067 @node Code Iterators
8068 @subsection Code Iterators
8069 @cindex code iterators in @file{.md} files
8070 @findex define_code_iterator
8071 @findex define_code_attr
8072
8073 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
8074
8075 The construct:
8076
8077 @smallexample
8078 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
8079 @end smallexample
8080
8081 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
8082 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
8083 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
8084
8085 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
8086 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
8087 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
8088 @xref{Defining Mode Iterators}.
8089
8090 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
8091 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
8092 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
8093 Other attributes are defined using:
8094
8095 @smallexample
8096 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
8097 @end smallexample
8098
8099 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
8100
8101 @smallexample
8102 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
8103                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
8104
8105 (define_expand "b<code>"
8106   [(set (pc)
8107         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
8108                                    (const_int 0))
8109                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8110                       (pc)))]
8111   ""
8112 @{
8113   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
8114   DONE;
8115 @})
8116 @end smallexample
8117
8118 This is equivalent to:
8119
8120 @smallexample
8121 (define_expand "bunordered"
8122   [(set (pc)
8123         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
8124                                     (const_int 0))
8125                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8126                       (pc)))]
8127   ""
8128 @{
8129   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
8130   DONE;
8131 @})
8132
8133 (define_expand "bordered"
8134   [(set (pc)
8135         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
8136                                   (const_int 0))
8137                       (label_ref (match_operand 0 ""))
8138                       (pc)))]
8139   ""
8140 @{
8141   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
8142   DONE;
8143 @})
8144
8145 @dots{}
8146 @end smallexample
8147
8148 @end ifset