OSDN Git Service

2003-11-30 Andreas Krebbel <krebbel1@de.ibm.com>
[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 Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @ifset INTERNALS
7 @node Machine Desc
8 @chapter Machine Descriptions
9 @cindex machine descriptions
10
11 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
12 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13
14 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
15 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
16 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
17 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
18 is inside a quoted string.
19
20 See the next chapter for information on the C header file.
21
22 @menu
23 * Overview::            How the machine description is used.
24 * Patterns::            How to write instruction patterns.
25 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
26 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
27 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
28                           from such an insn.
29 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
30                           the assembler code.
31 * Constraints::         When not all operands are general operands.
32 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
33 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
34 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
35 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
36 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
37 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
38 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
39                           for a standard operation.
40 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
41 * Including Patterns::      Including Patterns in Machine Descriptions.
42 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
43 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
44 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
45                            predication.
46 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
47                         md file.
48 @end menu
49
50 @node Overview
51 @section Overview of How the Machine Description is Used
52
53 There are three main conversions that happen in the compiler:
54
55 @enumerate
56
57 @item
58 The front end reads the source code and builds a parse tree.
59
60 @item
61 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
62 instruction patterns.
63
64 @item
65 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
66 code.
67
68 @end enumerate
69
70 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
71 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
72 choose the pattern with the right name and apply the operands according
73 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
74 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
75 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
76 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
77 named pattern it needs, it will abort.
78
79 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
80 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
81 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
82 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
83 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
84 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
85 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
86 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
87
88 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
89 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
90 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
91 example.
92
93 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
94 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
95 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
96 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
97
98 @node Patterns
99 @section Everything about Instruction Patterns
100 @cindex patterns
101 @cindex instruction patterns
102
103 @findex define_insn
104 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
105 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
106 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
107 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
108
109 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
110
111 @enumerate
112 @item
113 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
114 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
115 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
116 the instruction patterns with those names, if the names are defined
117 in the machine description.
118
119 The absence of a name is indicated by writing an empty string
120 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
121 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
122 to be combined later on.
123
124 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
125 effect; they are equivalent to no name at all.
126
127 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
128 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
129 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
130 to having a nameless pattern for all other purposes.
131
132 @item
133 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
134 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
135 incomplete because it may contain @code{match_operand},
136 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
137 operands of the instruction.
138
139 If the vector has only one element, that element is the template for the
140 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
141 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
142 elements described.
143
144 @item
145 @cindex pattern conditions
146 @cindex conditions, in patterns
147 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
148 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
149
150 @cindex named patterns and conditions
151 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
152 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
153 flags.  The compiler needs to test these conditions during
154 initialization in order to learn exactly which named instructions are
155 available in a particular run.
156
157 @findex operands
158 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
159 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
160 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
161 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
162 can't be used to control register allocation, for example by excluding
163 certain hard registers or hard register combinations.
164
165 @item
166 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
167 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
168 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
169
170 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
171 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
172
173 @item
174 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
175 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
176 @end enumerate
177
178 @node Example
179 @section Example of @code{define_insn}
180 @cindex @code{define_insn} example
181
182 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
183
184 @example
185 (define_insn "tstsi"
186   [(set (cc0)
187         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
188   ""
189   "*
190 @{
191   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
192     return \"tstl %0\";
193   return \"cmpl #0,%0\";
194 @}")
195 @end example
196
197 @noindent
198 This can also be written using braced strings:
199
200 @example
201 (define_insn "tstsi"
202   [(set (cc0)
203         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
204   ""
205 @{
206   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
207     return "tstl %0";
208   return "cmpl #0,%0";
209 @})
210 @end example
211
212 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
213 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
214 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
215 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
216 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
217 can be constructed using this pattern.
218
219 The output control string is a piece of C code which chooses which
220 output template to return based on the kind of operand and the specific
221 type of CPU for which code is being generated.
222
223 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
224
225 @node RTL Template
226 @section RTL Template
227 @cindex RTL insn template
228 @cindex generating insns
229 @cindex insns, generating
230 @cindex recognizing insns
231 @cindex insns, recognizing
232
233 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
234 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
235 says how to construct an insn from specified operands.
236
237 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
238 template.  Matching involves determining the values that serve as the
239 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
240 controlled by special expression types that direct matching and
241 substitution of the operands.
242
243 @table @code
244 @findex match_operand
245 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
246 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
247 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
248 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
249 appears at this position in the insn will be taken as operand
250 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
251 pattern will not match at all.
252
253 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
254 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
255 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
256 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
257 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
258 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
259 other operand numbers.
260
261 @var{predicate} is a string that is the name of a C function that accepts two
262 arguments, an expression and a machine mode.  During matching, the
263 function will be called with the putative operand as the expression and
264 @var{m} as the mode argument (if @var{m} is not specified,
265 @code{VOIDmode} will be used, which normally causes @var{predicate} to accept
266 any mode).  If it returns zero, this instruction pattern fails to match.
267 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be done
268 on the operand, so anything which occurs in this position is valid.
269
270 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
271 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
272 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
273 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
274 @code{VOIDmode}.
275
276 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
277 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
278
279 People are often unclear on the difference between the constraint and the
280 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
281 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
282 controls various decisions in the case of an insn which does match.
283
284 @findex general_operand
285 On CISC machines, the most common @var{predicate} is
286 @code{"general_operand"}.  This function checks that the putative
287 operand is either a constant, a register or a memory reference, and that
288 it is valid for mode @var{m}.
289
290 @findex register_operand
291 For an operand that must be a register, @var{predicate} should be
292 @code{"register_operand"}.  Using @code{"general_operand"} would be
293 valid, since the reload pass would copy any non-register operands
294 through registers, but this would make GCC do extra work, it would
295 prevent invariant operands (such as constant) from being removed from
296 loops, and it would prevent the register allocator from doing the best
297 possible job.  On RISC machines, it is usually most efficient to allow
298 @var{predicate} to accept only objects that the constraints allow.
299
300 @findex immediate_operand
301 For an operand that must be a constant, you must be sure to either use
302 @code{"immediate_operand"} for @var{predicate}, or make the instruction
303 pattern's extra condition require a constant, or both.  You cannot
304 expect the constraints to do this work!  If the constraints allow only
305 constants, but the predicate allows something else, the compiler will
306 crash when that case arises.
307
308 @findex match_scratch
309 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
310 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
311 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
312 expression.
313
314 When matching patterns, this is equivalent to
315
316 @smallexample
317 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
318 @end smallexample
319
320 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
321 expression.
322
323 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
324 expressions whose operands are either a hard register or
325 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
326 necessary.  @xref{Side Effects}.
327
328 @findex match_dup
329 @item (match_dup @var{n})
330 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
331 It is used when the operand needs to appear more than once in the
332 insn.
333
334 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
335 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
336 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
337 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
338 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
339 identical-looking expression.
340
341 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
342 a particular register is being used for two operands (example:
343 @code{add} that adds one register to another; the second register is
344 both an input operand and the output operand).  Use a matching
345 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
346 operand is used in two places in the template, such as an instruction
347 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
348 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
349 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
350
351 @findex match_operator
352 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
353 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
354 code.
355
356 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
357 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
358 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
359
360 When matching an expression, it matches an expression if the function
361 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
362 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
363
364 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
365 follows, to match any expression whose operator is one of the
366 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
367
368 @smallexample
369 int
370 commutative_operator (x, mode)
371      rtx x;
372      enum machine_mode mode;
373 @{
374   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
375   if (GET_MODE (x) != mode)
376     return 0;
377   return (GET_RTX_CLASS (code) == 'c'
378           || code == EQ || code == NE);
379 @}
380 @end smallexample
381
382 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
383 of a commutative operator applied to two general operands:
384
385 @smallexample
386 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
387   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
388    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
389 @end smallexample
390
391 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
392 because the expressions to be matched all contain two operands.
393
394 When this pattern does match, the two operands of the commutative
395 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
396 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
397 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
398 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
399
400 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
401 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
402 predicate function, and that function is solely responsible for
403 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
404
405 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
406 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
407 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
408 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
409 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
410 only its expression code matters.
411
412 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
413 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
414 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
415 register allocation because the register allocator often looks at
416 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
417
418 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
419 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
420 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
421 However, if parts of its @var{operands} are matched by
422 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
423 their own.
424
425 @findex match_op_dup
426 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
427 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
428 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
429 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
430 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
431 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
432 recognition template, and it matches only an identical-looking
433 expression.
434
435 @findex match_parallel
436 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
437 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
438 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
439 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
440
441 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
442 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
443 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
444 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
445 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
446 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
447 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
448 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
449 those listed in the @code{match_parallel}.
450
451 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
452 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
453 in a @code{parallel}.  For example,
454
455 @smallexample
456 (define_insn ""
457   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
458      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
459            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
460       (use (reg:SI 179))
461       (clobber (reg:SI 179))])]
462   ""
463   "loadm 0,0,%1,%2")
464 @end smallexample
465
466 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
467 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
468 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
469 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
470 registers and memory locations.
471
472 An insn that matches this pattern might look like:
473
474 @smallexample
475 (parallel
476  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
477   (use (reg:SI 179))
478   (clobber (reg:SI 179))
479   (set (reg:SI 21)
480        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
481                         (const_int 4))))
482   (set (reg:SI 22)
483        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
484                         (const_int 8))))])
485 @end smallexample
486
487 @findex match_par_dup
488 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
489 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
490 @code{match_operator}.
491
492 @findex match_insn
493 @item (match_insn @var{predicate})
494 Match a complete insn.  Unlike the other @code{match_*} recognizers,
495 @code{match_insn} does not take an operand number.
496
497 The machine mode @var{m} of @code{match_insn} works like that of
498 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
499 predicate function, and that function is solely responsible for
500 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
501
502 @findex match_insn2
503 @item (match_insn2 @var{n} @var{predicate})
504 Match a complete insn.
505
506 The machine mode @var{m} of @code{match_insn2} works like that of
507 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
508 predicate function, and that function is solely responsible for
509 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
510
511 @end table
512
513 @node Output Template
514 @section Output Templates and Operand Substitution
515 @cindex output templates
516 @cindex operand substitution
517
518 @cindex @samp{%} in template
519 @cindex percent sign
520 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
521 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
522 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
523 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
524 identify places where different variants of the assembler require
525 different syntax.
526
527 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
528 operand @var{n} at that point in the string.
529
530 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
531 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
532 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
533 additional letters with nonstandard meanings.
534
535 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
536 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
537 operand.
538
539 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
540 the constant is negated before printing.
541
542 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
543 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
544 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
545 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
546 as if it were a memory reference.
547
548 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
549 instruction.
550
551 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
552 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
553 referred to more than once in a single template that generates multiple
554 assembler instructions.
555
556 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
557 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
558 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
559 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
560 which punctuation characters are valid with the
561 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
562
563 @cindex \
564 @cindex backslash
565 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
566 for the instructions, with @samp{\;} between them.
567
568 @cindex matching operands
569 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
570 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
571 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
572 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
573 operand.
574
575 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
576 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
577 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
578 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
579 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
580 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
581 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
582 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
583 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
584 it to do nothing.
585
586 @cindex @code{#} in template
587 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
588 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
589 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
590 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
591 multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
592 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
593 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
594 instructions.
595
596 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
597 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
598 describe multiple variants of assembler language syntax.
599 @xref{Instruction Output}.
600
601 @node Output Statement
602 @section C Statements for Assembler Output
603 @cindex output statements
604 @cindex C statements for assembler output
605 @cindex generating assembler output
606
607 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
608 assembler code for all the cases that are recognized by a single
609 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
610 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
611 machine instructions.
612
613 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
614 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
615 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
616 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
617 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
618 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
619 might write this pattern:
620
621 @smallexample
622 (define_insn "addsi3"
623   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
624         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
625                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
626   ""
627   "@@
628    addr %2,%0
629    addm %2,%0")
630 @end smallexample
631
632 @cindex @code{*} in template
633 @cindex asterisk in template
634 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
635 output template but rather a piece of C program that should compute a
636 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
637 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
638 require doublequote characters to delimit them.  To include these
639 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
640
641 If the output control string is written as a brace block instead of a
642 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
643 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
644 doublequotes surrounding C string literals.
645
646 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
647 is @code{rtx []}.
648
649 It is very common to select different ways of generating assembler code
650 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
651 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
652 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
653 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
654 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
655 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
656 values of those bits.
657
658 @findex output_asm_insn
659 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
660 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
661 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
662 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
663 that you declare locally and initialize yourself.
664
665 @findex which_alternative
666 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
667 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
668 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
669 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
670 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
671 etc.).
672
673 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
674 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
675 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
676
677 @smallexample
678 (define_insn ""
679   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
680         (const_int 0))]
681   ""
682   @{
683   return (which_alternative == 0
684           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
685   @})
686 @end smallexample
687
688 The example above, where the assembler code to generate was
689 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
690 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
691
692 @smallexample
693 @group
694 (define_insn ""
695   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
696         (const_int 0))]
697   ""
698   "@@
699    clrreg %0
700    clrmem %0")
701 @end group
702 @end smallexample
703 @end ifset
704
705 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
706 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
707 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
708 @ifset INTERNALS
709 @node Constraints
710 @section Operand Constraints
711 @cindex operand constraints
712 @cindex constraints
713
714 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify a
715 constraint for the type of operands allowed.
716 @end ifset
717 @ifclear INTERNALS
718 @node Constraints
719 @section Constraints for @code{asm} Operands
720 @cindex operand constraints, @code{asm}
721 @cindex constraints, @code{asm}
722 @cindex @code{asm} constraints
723
724 Here are specific details on what constraint letters you can use with
725 @code{asm} operands.
726 @end ifclear
727 Constraints can say whether
728 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
729 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
730 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
731 have.  Constraints can also require two operands to match.
732
733 @ifset INTERNALS
734 @menu
735 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
736 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
737 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
738 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
739 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
740 @end menu
741 @end ifset
742
743 @ifclear INTERNALS
744 @menu
745 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
746 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
747 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
748 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
749 @end menu
750 @end ifclear
751
752 @node Simple Constraints
753 @subsection Simple Constraints
754 @cindex simple constraints
755
756 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
757 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
758 the letters that are allowed:
759
760 @table @asis
761 @item whitespace
762 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
763 except the first.  This enables each alternative for different operands to
764 be visually aligned in the machine description even if they have different
765 number of constraints and modifiers.
766
767 @cindex @samp{m} in constraint
768 @cindex memory references in constraints
769 @item @samp{m}
770 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
771 supports in general.
772
773 @cindex offsettable address
774 @cindex @samp{o} in constraint
775 @item @samp{o}
776 A memory operand is allowed, but only if the address is
777 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
778 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
779 may be added to the address and the result is also a valid memory
780 address.
781
782 @cindex autoincrement/decrement addressing
783 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
784 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
785 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
786 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
787 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
788 addresses may or may not be offsettable depending on the other
789 addressing modes that the machine supports.
790
791 Note that in an output operand which can be matched by another
792 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
793 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
794 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
795
796 @cindex @samp{V} in constraint
797 @item @samp{V}
798 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
799 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
800
801 @cindex @samp{<} in constraint
802 @item @samp{<}
803 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
804 postdecrement) is allowed.
805
806 @cindex @samp{>} in constraint
807 @item @samp{>}
808 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
809 postincrement) is allowed.
810
811 @cindex @samp{r} in constraint
812 @cindex registers in constraints
813 @item @samp{r}
814 A register operand is allowed provided that it is in a general
815 register.
816
817 @cindex constants in constraints
818 @cindex @samp{i} in constraint
819 @item @samp{i}
820 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
821 This includes symbolic constants whose values will be known only at
822 assembly time.
823
824 @cindex @samp{n} in constraint
825 @item @samp{n}
826 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
827 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
828 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
829 rather than @samp{i}.
830
831 @cindex @samp{I} in constraint
832 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
833 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
834 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
835 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
836 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
837 This is the range permitted as a shift count in the shift
838 instructions.
839
840 @cindex @samp{E} in constraint
841 @item @samp{E}
842 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
843 allowed, but only if the target floating point format is the same as
844 that of the host machine (on which the compiler is running).
845
846 @cindex @samp{F} in constraint
847 @item @samp{F}
848 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
849 @code{const_vector}) is allowed.
850
851 @cindex @samp{G} in constraint
852 @cindex @samp{H} in constraint
853 @item @samp{G}, @samp{H}
854 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
855 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
856
857 @cindex @samp{s} in constraint
858 @item @samp{s}
859 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
860 allowed.
861
862 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
863 value not known at compile time, it certainly must allow any known
864 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
865 better code to be generated.
866
867 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
868 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
869 and 127, better code results from loading the value into a register and
870 using the register.  This is because the load into the register can be
871 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
872 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
873 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
874 constraints.
875
876 @cindex @samp{g} in constraint
877 @item @samp{g}
878 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
879 registers that are not general registers.
880
881 @cindex @samp{X} in constraint
882 @item @samp{X}
883 @ifset INTERNALS
884 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
885 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
886 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
887 require a scratch register.
888 @end ifset
889 @ifclear INTERNALS
890 Any operand whatsoever is allowed.
891 @end ifclear
892
893 @cindex @samp{0} in constraint
894 @cindex digits in constraint
895 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
896 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
897 digit is used together with letters within the same alternative, the
898 digit should come last.
899
900 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
901 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
902 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
903 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
904 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
905 can use multiple alternatives instead.
906
907 @cindex matching constraint
908 @cindex constraint, matching
909 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
910 that the assembler has only a single operand that fills two roles
911 @ifset INTERNALS
912 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
913 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
914 @end ifset
915 @ifclear INTERNALS
916 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
917 two input operands and an output operand, but on most CISC
918 @end ifclear
919 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
920 input-output operand:
921
922 @smallexample
923 addl #35,r12
924 @end smallexample
925
926 Matching constraints are used in these circumstances.
927 More precisely, the two operands that match must include one input-only
928 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
929 smaller number than the number of the operand that uses it in the
930 constraint.
931
932 @ifset INTERNALS
933 For operands to match in a particular case usually means that they
934 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
935 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
936 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
937 For proper results in such cases, the output template should always
938 use the output-operand's number when printing the operand.
939 @end ifset
940
941 @cindex load address instruction
942 @cindex push address instruction
943 @cindex address constraints
944 @cindex @samp{p} in constraint
945 @item @samp{p}
946 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
947 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
948
949 @findex address_operand
950 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
951 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
952 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
953 reference for which the address would be valid.
954
955 @cindex other register constraints
956 @cindex extensible constraints
957 @item @var{other-letters}
958 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
959 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
960 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
961 for data, address and floating point registers.
962
963 @ifset INTERNALS
964 The machine description macro @code{REG_CLASS_FROM_LETTER} has first
965 cut at the otherwise unused letters.  If it evaluates to @code{NO_REGS},
966 then @code{EXTRA_CONSTRAINT} is evaluated.
967
968 A typical use for @code{EXTRA_CONSTRAINT} would be to distinguish certain
969 types of memory references that affect other insn operands.
970 @end ifset
971 @end table
972
973 @ifset INTERNALS
974 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
975 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
976 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
977 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
978 done by copying an operand into a register.
979
980 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
981
982 @smallexample
983 (define_insn ""
984   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
985         (plus:SI (match_dup 0)
986                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
987   ""
988   "@dots{}")
989 @end smallexample
990
991 @noindent
992 which has two operands, one of which must appear in two places, and
993
994 @smallexample
995 (define_insn ""
996   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
997         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
998                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
999   ""
1000   "@dots{}")
1001 @end smallexample
1002
1003 @noindent
1004 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1005 identical.  If we are considering an insn of the form
1006
1007 @smallexample
1008 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1009   (set (reg:SI 3)
1010        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1011   @dots{})
1012 @end smallexample
1013
1014 @noindent
1015 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1016 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1017 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns.''
1018 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1019 is something wrong with it.''  It would direct the reload pass of the
1020 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1021 results might look like this:
1022
1023 @smallexample
1024 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1025   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1026   @dots{})
1027
1028 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1029   (set (reg:SI 3)
1030        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1031   @dots{})
1032 @end smallexample
1033
1034 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1035 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1036 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1037 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1038 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1039 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1040 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1041 reloading any possible operand so that it will fit.
1042
1043 @itemize @bullet
1044 @item
1045 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1046 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1047
1048 For example, an operand whose constraints permit everything except
1049 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1050
1051 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1052 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1053 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1054 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1055 more selective.
1056
1057 @item
1058 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1059 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1060 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1061 compiler knows how to copy a register into another register of the
1062 proper class in order to make an instruction valid.
1063
1064 @cindex nonoffsettable memory reference
1065 @cindex memory reference, nonoffsettable
1066 @item
1067 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1068 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1069 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1070
1071 @item
1072 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1073 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1074 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1075 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1076
1077 @item
1078 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1079 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1080 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1081 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1082 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1083 objects allowed by the constraint.
1084 @end itemize
1085
1086 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1087 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1088 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1089 how to copy a register temporarily into memory.
1090
1091 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1092 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1093 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1094 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1095 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1096 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1097 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1098 @code{sign_extend}.
1099 @end ifset
1100
1101 @node Multi-Alternative
1102 @subsection Multiple Alternative Constraints
1103 @cindex multiple alternative constraints
1104
1105 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1106 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1107 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1108 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1109 another.
1110
1111 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1112 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1113 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1114 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1115 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1116 @ifset INTERNALS
1117 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1118
1119 @smallexample
1120 (define_insn "iorsi3"
1121   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1122         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1123                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1124   @dots{})
1125 @end smallexample
1126
1127 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1128 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1129 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1130 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1131 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1132 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1133 @end ifset
1134
1135 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1136 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1137 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1138 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1139 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1140 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1141 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1142
1143 @table @code
1144 @cindex @samp{?} in constraint
1145 @cindex question mark
1146 @item ?
1147 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1148 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1149 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1150 in it.
1151
1152 @cindex @samp{!} in constraint
1153 @cindex exclamation point
1154 @item !
1155 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1156 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1157 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1158 @end table
1159
1160 @ifset INTERNALS
1161 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1162 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1163 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1164 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1165 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1166 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1167 @end ifset
1168
1169 @ifset INTERNALS
1170 @node Class Preferences
1171 @subsection Register Class Preferences
1172 @cindex class preference constraints
1173 @cindex register class preference constraints
1174
1175 @cindex voting between constraint alternatives
1176 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1177 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1178 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1179 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1180 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1181 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1182 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1183 favor of a general register.  The machine description says which registers
1184 are considered general.
1185
1186 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1187 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1188 @end ifset
1189
1190 @node Modifiers
1191 @subsection Constraint Modifier Characters
1192 @cindex modifiers in constraints
1193 @cindex constraint modifier characters
1194
1195 @c prevent bad page break with this line
1196 Here are constraint modifier characters.
1197
1198 @table @samp
1199 @cindex @samp{=} in constraint
1200 @item =
1201 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1202 value is discarded and replaced by output data.
1203
1204 @cindex @samp{+} in constraint
1205 @item +
1206 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1207
1208 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1209 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1210 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1211 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1212 are assumed to be input only.
1213
1214 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1215 first character of the constraint string.
1216
1217 @cindex @samp{&} in constraint
1218 @cindex earlyclobber operand
1219 @item &
1220 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1221 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1222 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1223 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1224 address.
1225
1226 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1227 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1228 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1229 @samp{movdf} insn of the 68000.
1230
1231 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1232 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1233 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1234 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1235 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1236
1237 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1238
1239 @cindex @samp{%} in constraint
1240 @item %
1241 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1242 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1243 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1244 constraints.
1245 @ifset INTERNALS
1246 This is often used in patterns for addition instructions
1247 that really have only two operands: the result must go in one of the
1248 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1249 instruction is defined:
1250
1251 @smallexample
1252 (define_insn "addhi3"
1253   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1254      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1255               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1256   @dots{})
1257 @end smallexample
1258 @end ifset
1259 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more, 
1260 the compiler may fail.
1261
1262 @cindex @samp{#} in constraint
1263 @item #
1264 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1265 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1266 register preferences.
1267
1268 @cindex @samp{*} in constraint
1269 @item *
1270 Says that the following character should be ignored when choosing
1271 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1272 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1273
1274 @ifset INTERNALS
1275 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1276 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1277 copying it into an address register.  While either kind of register is
1278 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1279 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1280 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1281 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1282 register preferences.
1283
1284 @smallexample
1285 (define_insn "extendhisi2"
1286   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1287         (sign_extend:SI
1288          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1289   @dots{})
1290 @end smallexample
1291 @end ifset
1292 @end table
1293
1294 @node Machine Constraints
1295 @subsection Constraints for Particular Machines
1296 @cindex machine specific constraints
1297 @cindex constraints, machine specific
1298
1299 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1300 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1301 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1302 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1303 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1304 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1305 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1306 immediate-constant format.
1307
1308 For each machine architecture, the
1309 @file{config/@var{machine}/@var{machine}.h} file defines additional
1310 constraints.  These constraints are used by the compiler itself for
1311 instruction generation, as well as for @code{asm} statements; therefore,
1312 some of the constraints are not particularly interesting for @code{asm}.
1313 The constraints are defined through these macros:
1314
1315 @table @code
1316 @item REG_CLASS_FROM_LETTER
1317 Register class constraints (usually lowercase).
1318
1319 @item CONST_OK_FOR_LETTER_P
1320 Immediate constant constraints, for non-floating point constants of
1321 word size or smaller precision (usually uppercase).
1322
1323 @item CONST_DOUBLE_OK_FOR_LETTER_P
1324 Immediate constant constraints, for all floating point constants and for
1325 constants of greater than word size precision (usually uppercase).
1326
1327 @item EXTRA_CONSTRAINT
1328 Special cases of registers or memory.  This macro is not required, and
1329 is only defined for some machines.
1330 @end table
1331
1332 Inspecting these macro definitions in the compiler source for your
1333 machine is the best way to be certain you have the right constraints.
1334 However, here is a summary of the machine-dependent constraints
1335 available on some particular machines.
1336
1337 @table @emph
1338 @item ARM family---@file{arm.h}
1339 @table @code
1340 @item f
1341 Floating-point register
1342
1343 @item F
1344 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1345 or 10.0
1346
1347 @item G
1348 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1349 were negated
1350
1351 @item I
1352 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1353 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1354 multiple of 2
1355
1356 @item J
1357 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1358
1359 @item K
1360 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1361
1362 @item L
1363 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1364
1365 @item M
1366 Integer in the range 0 to 32
1367
1368 @item Q
1369 A memory reference where the exact address is in a single register
1370 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1371
1372 @item R
1373 An item in the constant pool
1374
1375 @item S
1376 A symbol in the text segment of the current file
1377 @end table
1378
1379 @item AVR family---@file{avr.h}
1380 @table @code
1381 @item l
1382 Registers from r0 to r15
1383
1384 @item a
1385 Registers from r16 to r23
1386
1387 @item d
1388 Registers from r16 to r31
1389
1390 @item w
1391 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1392
1393 @item e
1394 Pointer register (r26--r31)
1395
1396 @item b
1397 Base pointer register (r28--r31)
1398
1399 @item q
1400 Stack pointer register (SPH:SPL)
1401
1402 @item t
1403 Temporary register r0
1404
1405 @item x
1406 Register pair X (r27:r26)
1407
1408 @item y
1409 Register pair Y (r29:r28)
1410
1411 @item z
1412 Register pair Z (r31:r30)
1413
1414 @item I
1415 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1416
1417 @item J
1418 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1419
1420 @item K
1421 Constant integer 2
1422
1423 @item L
1424 Constant integer 0
1425
1426 @item M
1427 Constant that fits in 8 bits
1428
1429 @item N
1430 Constant integer @minus{}1
1431
1432 @item O
1433 Constant integer 8, 16, or 24
1434
1435 @item P
1436 Constant integer 1
1437
1438 @item G
1439 A floating point constant 0.0
1440 @end table
1441
1442 @item IBM RS6000---@file{rs6000.h}
1443 @table @code
1444 @item b
1445 Address base register
1446
1447 @item f
1448 Floating point register
1449
1450 @item h
1451 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1452
1453 @item q
1454 @samp{MQ} register
1455
1456 @item c
1457 @samp{CTR} register
1458
1459 @item l
1460 @samp{LINK} register
1461
1462 @item x
1463 @samp{CR} register (condition register) number 0
1464
1465 @item y
1466 @samp{CR} register (condition register)
1467
1468 @item z
1469 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1470
1471 @item I
1472 Signed 16-bit constant
1473
1474 @item J
1475 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1476 @code{SImode} constants)
1477
1478 @item K
1479 Unsigned 16-bit constant
1480
1481 @item L
1482 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1483
1484 @item M
1485 Constant larger than 31
1486
1487 @item N
1488 Exact power of 2
1489
1490 @item O
1491 Zero
1492
1493 @item P
1494 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1495
1496 @item G
1497 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1498 instruction per word
1499
1500 @item Q
1501 Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
1502 for @code{asm} statements)
1503
1504 @item R
1505 AIX TOC entry
1506
1507 @item S
1508 Constant suitable as a 64-bit mask operand
1509
1510 @item T
1511 Constant suitable as a 32-bit mask operand
1512
1513 @item U
1514 System V Release 4 small data area reference
1515 @end table
1516
1517 @item Intel 386---@file{i386.h}
1518 @table @code
1519 @item q
1520 @samp{a}, @code{b}, @code{c}, or @code{d} register for the i386.
1521 For x86-64 it is equivalent to @samp{r} class. (for 8-bit instructions that
1522 do not use upper halves)
1523
1524 @item Q
1525 @samp{a}, @code{b}, @code{c}, or @code{d} register. (for 8-bit instructions,
1526 that do use upper halves)
1527
1528 @item R
1529 Legacy register---equivalent to @code{r} class in i386 mode.
1530 (for non-8-bit registers used together with 8-bit upper halves in a single
1531 instruction)
1532
1533 @item A
1534 Specifies the @samp{a} or @samp{d} registers.  This is primarily useful
1535 for 64-bit integer values (when in 32-bit mode) intended to be returned
1536 with the @samp{d} register holding the most significant bits and the
1537 @samp{a} register holding the least significant bits.
1538
1539 @item f
1540 Floating point register
1541
1542 @item t
1543 First (top of stack) floating point register
1544
1545 @item u
1546 Second floating point register
1547
1548 @item a
1549 @samp{a} register
1550
1551 @item b
1552 @samp{b} register
1553
1554 @item c
1555 @samp{c} register
1556
1557 @item C
1558 Specifies constant that can be easily constructed in SSE register without
1559 loading it from memory.
1560
1561 @item d
1562 @samp{d} register
1563
1564 @item D
1565 @samp{di} register
1566
1567 @item S
1568 @samp{si} register
1569
1570 @item x
1571 @samp{xmm} SSE register
1572
1573 @item y
1574 MMX register
1575
1576 @item I
1577 Constant in range 0 to 31 (for 32-bit shifts)
1578
1579 @item J
1580 Constant in range 0 to 63 (for 64-bit shifts)
1581
1582 @item K
1583 @samp{0xff}
1584
1585 @item L
1586 @samp{0xffff}
1587
1588 @item M
1589 0, 1, 2, or 3 (shifts for @code{lea} instruction)
1590
1591 @item N
1592 Constant in range 0 to 255 (for @code{out} instruction)
1593
1594 @item Z
1595 Constant in range 0 to @code{0xffffffff} or symbolic reference known to fit specified range.
1596 (for using immediates in zero extending 32-bit to 64-bit x86-64 instructions)
1597
1598 @item e
1599 Constant in range @minus{}2147483648 to 2147483647 or symbolic reference known to fit specified range.
1600 (for using immediates in 64-bit x86-64 instructions)
1601
1602 @item G
1603 Standard 80387 floating point constant
1604 @end table
1605
1606 @item Intel 960---@file{i960.h}
1607 @table @code
1608 @item f
1609 Floating point register (@code{fp0} to @code{fp3})
1610
1611 @item l
1612 Local register (@code{r0} to @code{r15})
1613
1614 @item b
1615 Global register (@code{g0} to @code{g15})
1616
1617 @item d
1618 Any local or global register
1619
1620 @item I
1621 Integers from 0 to 31
1622
1623 @item J
1624 0
1625
1626 @item K
1627 Integers from @minus{}31 to 0
1628
1629 @item G
1630 Floating point 0
1631
1632 @item H
1633 Floating point 1
1634 @end table
1635
1636 @item Intel IA-64---@file{ia64.h}
1637 @table @code
1638 @item a
1639 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
1640
1641 @item b
1642 Branch register
1643
1644 @item c
1645 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
1646
1647 @item d
1648 Application register residing in M-unit
1649
1650 @item e
1651 Application register residing in I-unit
1652
1653 @item f
1654 Floating-point register
1655
1656 @item m
1657 Memory operand.
1658 Remember that @samp{m} allows postincrement and postdecrement which
1659 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
1660 Use @samp{S} to disallow postincrement and postdecrement.
1661
1662 @item G
1663 Floating-point constant 0.0 or 1.0
1664
1665 @item I
1666 14-bit signed integer constant
1667
1668 @item J
1669 22-bit signed integer constant
1670
1671 @item K
1672 8-bit signed integer constant for logical instructions
1673
1674 @item L
1675 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
1676
1677 @item M
1678 6-bit unsigned integer constant for shift counts
1679
1680 @item N
1681 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
1682
1683 @item O
1684 The constant zero
1685
1686 @item P
1687 0 or -1 for @code{dep} instruction
1688
1689 @item Q
1690 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
1691
1692 @item R
1693 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
1694
1695 @item S
1696 Memory operand except postincrement and postdecrement
1697 @end table
1698
1699 @item FRV---@file{frv.h}
1700 @table @code
1701 @item a
1702 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
1703
1704 @item b
1705 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
1706
1707 @item c
1708 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
1709 @code{icc0} to @code{icc3}).
1710
1711 @item d
1712 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
1713
1714 @item e
1715 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
1716 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
1717 mode larger than 4 bytes.
1718
1719 @item f
1720 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
1721
1722 @item h
1723 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
1724 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
1725 mode larger than 4 bytes.
1726
1727 @item l
1728 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
1729
1730 @item q
1731 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
1732 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
1733 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
1734
1735 @item t
1736 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
1737
1738 @item u
1739 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
1740
1741 @item v
1742 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
1743
1744 @item w
1745 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
1746
1747 @item x
1748 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
1749 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
1750 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
1751
1752 @item z
1753 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
1754
1755 @item A
1756 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
1757
1758 @item B
1759 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
1760
1761 @item C
1762 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
1763
1764 @item G
1765 Floating point constant zero
1766
1767 @item I
1768 6-bit signed integer constant
1769
1770 @item J
1771 10-bit signed integer constant
1772
1773 @item L
1774 16-bit signed integer constant
1775
1776 @item M
1777 16-bit unsigned integer constant
1778
1779 @item N
1780 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
1781 range of @minus{}2048 to @minus{}1
1782
1783 @item O
1784 Constant zero
1785
1786 @item P
1787 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
1788 range of 1 to 2047.
1789
1790 @end table
1791
1792 @item IP2K---@file{ip2k.h}
1793 @table @code
1794 @item a
1795 @samp{DP} or @samp{IP} registers (general address)
1796
1797 @item f
1798 @samp{IP} register
1799
1800 @item j
1801 @samp{IPL} register
1802
1803 @item k
1804 @samp{IPH} register
1805
1806 @item b
1807 @samp{DP} register
1808
1809 @item y
1810 @samp{DPH} register
1811
1812 @item z
1813 @samp{DPL} register
1814
1815 @item q
1816 @samp{SP} register
1817
1818 @item c
1819 @samp{DP} or @samp{SP} registers (offsettable address)
1820
1821 @item d
1822 Non-pointer registers (not @samp{SP}, @samp{DP}, @samp{IP})
1823
1824 @item u
1825 Non-SP registers (everything except @samp{SP})
1826
1827 @item R
1828 Indirect thru @samp{IP} - Avoid this except for @code{QImode}, since we
1829 can't access extra bytes
1830
1831 @item S
1832 Indirect thru @samp{SP} or @samp{DP} with short displacement (0..127)
1833
1834 @item T
1835 Data-section immediate value
1836
1837 @item I
1838 Integers from @minus{}255 to @minus{}1
1839
1840 @item J
1841 Integers from 0 to 7---valid bit number in a register
1842
1843 @item K
1844 Integers from 0 to 127---valid displacement for addressing mode
1845
1846 @item L
1847 Integers from 1 to 127
1848
1849 @item M
1850 Integer @minus{}1
1851
1852 @item N
1853 Integer 1
1854
1855 @item O
1856 Zero
1857
1858 @item P
1859 Integers from 0 to 255
1860 @end table
1861
1862 @item MIPS---@file{mips.h}
1863 @table @code
1864 @item d
1865 General-purpose integer register
1866
1867 @item f
1868 Floating-point register (if available)
1869
1870 @item h
1871 @samp{Hi} register
1872
1873 @item l
1874 @samp{Lo} register
1875
1876 @item x
1877 @samp{Hi} or @samp{Lo} register
1878
1879 @item y
1880 General-purpose integer register
1881
1882 @item z
1883 Floating-point status register
1884
1885 @item I
1886 Signed 16-bit constant (for arithmetic instructions)
1887
1888 @item J
1889 Zero
1890
1891 @item K
1892 Zero-extended 16-bit constant (for logic instructions)
1893
1894 @item L
1895 Constant with low 16 bits zero (can be loaded with @code{lui})
1896
1897 @item M
1898 32-bit constant which requires two instructions to load (a constant
1899 which is not @samp{I}, @samp{K}, or @samp{L})
1900
1901 @item N
1902 Negative 16-bit constant
1903
1904 @item O
1905 Exact power of two
1906
1907 @item P
1908 Positive 16-bit constant
1909
1910 @item G
1911 Floating point zero
1912
1913 @item Q
1914 Memory reference that can be loaded with more than one instruction
1915 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1916
1917 @item R
1918 Memory reference that can be loaded with one instruction
1919 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1920
1921 @item S
1922 Memory reference in external OSF/rose PIC format
1923 (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
1924 @end table
1925
1926 @item Motorola 680x0---@file{m68k.h}
1927 @table @code
1928 @item a
1929 Address register
1930
1931 @item d
1932 Data register
1933
1934 @item f
1935 68881 floating-point register, if available
1936
1937 @item I
1938 Integer in the range 1 to 8
1939
1940 @item J
1941 16-bit signed number
1942
1943 @item K
1944 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
1945
1946 @item L
1947 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
1948
1949 @item M
1950 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
1951
1952 @item G
1953 Floating point constant that is not a 68881 constant
1954 @end table
1955
1956 @item Motorola 68HC11 & 68HC12 families---@file{m68hc11.h}
1957 @table @code
1958 @item a
1959 Register 'a'
1960
1961 @item b
1962 Register 'b'
1963
1964 @item d
1965 Register 'd'
1966
1967 @item q
1968 An 8-bit register
1969
1970 @item t
1971 Temporary soft register _.tmp
1972
1973 @item u
1974 A soft register _.d1 to _.d31
1975
1976 @item w
1977 Stack pointer register
1978
1979 @item x
1980 Register 'x'
1981
1982 @item y
1983 Register 'y'
1984
1985 @item z
1986 Pseudo register 'z' (replaced by 'x' or 'y' at the end)
1987
1988 @item A
1989 An address register: x, y or z
1990
1991 @item B
1992 An address register: x or y
1993
1994 @item D
1995 Register pair (x:d) to form a 32-bit value
1996
1997 @item L
1998 Constants in the range @minus{}65536 to 65535
1999
2000 @item M
2001 Constants whose 16-bit low part is zero
2002
2003 @item N
2004 Constant integer 1 or @minus{}1
2005
2006 @item O
2007 Constant integer 16
2008
2009 @item P
2010 Constants in the range @minus{}8 to 2
2011
2012 @end table
2013
2014 @need 1000
2015 @item SPARC---@file{sparc.h}
2016 @table @code
2017 @item f
2018 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
2019 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
2020
2021 @item e
2022 Floating-point register. It is equivalent to @samp{f} on the
2023 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
2024 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
2025
2026 @item c
2027 Floating-point condition code register.
2028
2029 @item d
2030 Lower floating-point register. It is only valid on the SPARC-V9
2031 architecture when the Visual Instruction Set is available.
2032
2033 @item b
2034 Floating-point register. It is only valid on the SPARC-V9 architecture
2035 when the Visual Instruction Set is available.
2036
2037 @item h
2038 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
2039
2040 @item I
2041 Signed 13-bit constant
2042
2043 @item J
2044 Zero
2045
2046 @item K
2047 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2048 loaded with the @code{sethi} instruction)
2049
2050 @item L
2051 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2052
2053 @item M
2054 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2055
2056 @item N
2057 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2058 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2059 modes wider than @code{SImode}
2060
2061 @item O
2062 The constant 4096
2063
2064 @item G
2065 Floating-point zero
2066
2067 @item H
2068 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2069
2070 @item Q
2071 Floating-point constant whose integral representation can
2072 be moved into an integer register using a single sethi
2073 instruction
2074
2075 @item R
2076 Floating-point constant whose integral representation can
2077 be moved into an integer register using a single mov
2078 instruction
2079
2080 @item S
2081 Floating-point constant whose integral representation can
2082 be moved into an integer register using a high/lo_sum
2083 instruction sequence
2084
2085 @item T
2086 Memory address aligned to an 8-byte boundary
2087
2088 @item U
2089 Even register
2090
2091 @item W
2092 Memory address for @samp{e} constraint registers.
2093
2094 @end table
2095
2096 @item TMS320C3x/C4x---@file{c4x.h}
2097 @table @code
2098 @item a
2099 Auxiliary (address) register (ar0-ar7)
2100
2101 @item b
2102 Stack pointer register (sp)
2103
2104 @item c
2105 Standard (32-bit) precision integer register
2106
2107 @item f
2108 Extended (40-bit) precision register (r0-r11)
2109
2110 @item k
2111 Block count register (bk)
2112
2113 @item q
2114 Extended (40-bit) precision low register (r0-r7)
2115
2116 @item t
2117 Extended (40-bit) precision register (r0-r1)
2118
2119 @item u
2120 Extended (40-bit) precision register (r2-r3)
2121
2122 @item v
2123 Repeat count register (rc)
2124
2125 @item x
2126 Index register (ir0-ir1)
2127
2128 @item y
2129 Status (condition code) register (st)
2130
2131 @item z
2132 Data page register (dp)
2133
2134 @item G
2135 Floating-point zero
2136
2137 @item H
2138 Immediate 16-bit floating-point constant
2139
2140 @item I
2141 Signed 16-bit constant
2142
2143 @item J
2144 Signed 8-bit constant
2145
2146 @item K
2147 Signed 5-bit constant
2148
2149 @item L
2150 Unsigned 16-bit constant
2151
2152 @item M
2153 Unsigned 8-bit constant
2154
2155 @item N
2156 Ones complement of unsigned 16-bit constant
2157
2158 @item O
2159 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero)
2160
2161 @item Q
2162 Indirect memory reference with signed 8-bit or index register displacement
2163
2164 @item R
2165 Indirect memory reference with unsigned 5-bit displacement
2166
2167 @item S
2168 Indirect memory reference with 1 bit or index register displacement
2169
2170 @item T
2171 Direct memory reference
2172
2173 @item U
2174 Symbolic address
2175
2176 @end table
2177
2178 @item S/390 and zSeries---@file{s390.h}
2179 @table @code
2180 @item a
2181 Address register (general purpose register except r0)
2182
2183 @item d
2184 Data register (arbitrary general purpose register)
2185
2186 @item f
2187 Floating-point register
2188
2189 @item I
2190 Unsigned 8-bit constant (0--255)
2191
2192 @item J
2193 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
2194
2195 @item K
2196 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
2197
2198 @item L
2199 Value appropriate as displacement.
2200 @table @code
2201        @item (0..4095)
2202        for short displacement
2203        @item (-524288..524287)
2204        for long displacement
2205 @end table
2206
2207 @item M
2208 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
2209
2210 @item N
2211 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
2212 @table @code
2213          @item 0..9:
2214          number of the part counting from most to least significant
2215          @item H,Q:
2216          mode of the part
2217          @item D,S,H:
2218          mode of the containing operand
2219          @item 0,F:
2220          value of the other parts (F - all bits set)
2221 @end table
2222 The constraint matches if the specified part of a constant
2223 has a value different from it's other parts.
2224
2225 @item Q
2226 Memory reference without index register and with short displacement.
2227
2228 @item R
2229 Memory reference with index register and short displacement.
2230
2231 @item S
2232 Memory reference without index register but with long displacement.
2233
2234 @item T
2235 Memory reference with index register and long displacement.
2236
2237 @item U
2238 Pointer with short displacement.
2239
2240 @item W
2241 Pointer with long displacement.
2242
2243 @item Y
2244 Shift count operand.
2245
2246 @end table
2247
2248 @item Xstormy16---@file{stormy16.h}
2249 @table @code
2250 @item a
2251 Register r0.
2252
2253 @item b
2254 Register r1.
2255
2256 @item c
2257 Register r2.
2258
2259 @item d
2260 Register r8.
2261
2262 @item e
2263 Registers r0 through r7.
2264
2265 @item t
2266 Registers r0 and r1.
2267
2268 @item y
2269 The carry register.
2270
2271 @item z
2272 Registers r8 and r9.
2273
2274 @item I
2275 A constant between 0 and 3 inclusive.
2276
2277 @item J
2278 A constant that has exactly one bit set.
2279
2280 @item K
2281 A constant that has exactly one bit clear.
2282
2283 @item L
2284 A constant between 0 and 255 inclusive.
2285
2286 @item M
2287 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
2288
2289 @item N
2290 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
2291
2292 @item O
2293 A constant between 1 and 4 inclusive.
2294
2295 @item P
2296 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
2297
2298 @item Q
2299 A memory reference that is a stack push.
2300
2301 @item R
2302 A memory reference that is a stack pop.
2303
2304 @item S
2305 A memory reference that refers to a constant address of known value.
2306
2307 @item T
2308 The register indicated by Rx (not implemented yet).
2309
2310 @item U
2311 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
2312
2313 @item Z
2314 The constant 0.
2315
2316 @end table
2317
2318 @item Xtensa---@file{xtensa.h}
2319 @table @code
2320 @item a
2321 General-purpose 32-bit register
2322
2323 @item b
2324 One-bit boolean register
2325
2326 @item A
2327 MAC16 40-bit accumulator register
2328
2329 @item I
2330 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
2331
2332 @item J
2333 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
2334
2335 @item K
2336 Integer constant valid for BccI instructions
2337
2338 @item L
2339 Unsigned constant valid for BccUI instructions
2340
2341 @end table
2342
2343 @end table
2344
2345 @ifset INTERNALS
2346 @node Standard Names
2347 @section Standard Pattern Names For Generation
2348 @cindex standard pattern names
2349 @cindex pattern names
2350 @cindex names, pattern
2351
2352 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
2353 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
2354 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
2355 pattern to accomplish a certain task.
2356
2357 @table @asis
2358 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
2359 @item @samp{mov@var{m}}
2360 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
2361 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
2362 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
2363
2364 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
2365 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
2366 to store the specified value in the part of the register that corresponds
2367 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
2368 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
2369 outside the target word are left unchanged.
2370
2371 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
2372 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
2373 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
2374 If there are patterns accepting operands in larger modes,
2375 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
2376
2377 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
2378 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
2379 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
2380 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
2381 into a register.
2382
2383 @findex force_reg
2384 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
2385 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
2386 registers other than the operands.  For example, if you support the
2387 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
2388 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
2389 function which might generate new pseudo registers.
2390
2391 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
2392 fetching those modes from memory normally requires several insns and
2393 some temporary registers.
2394
2395 @findex change_address
2396 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
2397 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
2398 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
2399 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
2400 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
2401 an address into a valid address and no routine (such as
2402 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
2403 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
2404
2405 @findex reload_in_progress
2406 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
2407 declared if required) can be used to determine whether such special
2408 handling is required.
2409
2410 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
2411 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
2412 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
2413 machines explicit memory references will get optional reloads.
2414
2415 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
2416 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
2417
2418 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
2419 you must define @code{SECONDARY_INPUT_RELOAD_CLASS} and/or
2420 @code{SECONDARY_OUTPUT_RELOAD_CLASS} to detect them, and provide
2421 patterns @samp{reload_in@var{m}} or @samp{reload_out@var{m}} to handle
2422 them.  @xref{Register Classes}.
2423
2424 @findex no_new_pseudos
2425 The global variable @code{no_new_pseudos} can be used to determine if it
2426 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
2427 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
2428
2429 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
2430 register to any other hard register provided that
2431 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
2432 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
2433
2434 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
2435 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
2436 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
2437 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
2438 point members.
2439
2440 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
2441 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
2442 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
2443 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
2444 floating point registers, then the constraints of the fixed point
2445 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
2446 reload into a floating point register.
2447
2448 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
2449 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
2450 @item @samp{reload_in@var{m}}
2451 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
2452 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
2453 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
2454 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
2455 macro in @pxref{Register Classes}.
2456
2457 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
2458 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
2459 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
2460 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
2461 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
2462 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
2463 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
2464 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
2465 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
2466 for these patterns.
2467
2468 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
2469 @item @samp{movstrict@var{m}}
2470 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
2471 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
2472 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
2473 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
2474
2475 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
2476 @item @samp{load_multiple}
2477 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
2478 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
2479 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
2480 number of consecutive registers.
2481
2482 Define this only if the target machine really has such an instruction;
2483 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
2484 registers from memory is to do them one at a time.
2485
2486 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
2487 registers can be stored into memory, such as particular starting or
2488 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
2489 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
2490 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
2491
2492 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
2493 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
2494 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
2495 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
2496 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
2497
2498 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
2499 @item @samp{store_multiple}
2500 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
2501 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
2502 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
2503 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
2504
2505 @cindex @code{push@var{m}} instruction pattern
2506 @item @samp{push@var{m}}
2507 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
2508 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
2509 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
2510 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
2511 method is deprecated.
2512
2513 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
2514 @item @samp{add@var{m}3}
2515 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
2516 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
2517 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
2518
2519 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
2520 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
2521 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
2522 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
2523 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
2524 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
2525 @cindex @code{smin@var{m}3} instruction pattern
2526 @cindex @code{smax@var{m}3} instruction pattern
2527 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
2528 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
2529 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
2530 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
2531 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
2532 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
2533 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}, @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
2534 @itemx @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}, @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
2535 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
2536 Similar, for other arithmetic operations.
2537 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
2538 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
2539 @itemx @samp{min@var{m}3}, @samp{max@var{m}3}
2540 Floating point min and max operations.  If both operands are zeros,
2541 or if either operand is NaN, then it is unspecified which of the two
2542 operands is returned as the result.
2543
2544
2545 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
2546 @item @samp{mulhisi3}
2547 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
2548 a @code{SImode} product in operand 0.
2549
2550 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
2551 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
2552 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
2553 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
2554
2555 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
2556 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
2557 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
2558 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
2559 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
2560 multiplication.
2561
2562 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
2563 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
2564 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
2565 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
2566 The least significant half of the product is discarded.
2567
2568 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
2569 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
2570 Similar, but the multiplication is unsigned.
2571
2572 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
2573 @item @samp{divmod@var{m}4}
2574 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
2575 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
2576 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
2577
2578 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
2579 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
2580 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
2581 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
2582 and remainder are computed.
2583
2584 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
2585 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
2586 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
2587 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
2588 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
2589
2590 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
2591 @item @samp{udivmod@var{m}4}
2592 Similar, but does unsigned division.
2593
2594 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
2595 @item @samp{ashl@var{m}3}
2596 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
2597 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
2598 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
2599 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
2600 mode before generating the instruction.
2601
2602 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
2603 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
2604 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
2605 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
2606 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
2607 Other shift and rotate instructions, analogous to the
2608 @code{ashl@var{m}3} instructions.
2609
2610 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
2611 @item @samp{neg@var{m}2}
2612 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
2613
2614 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
2615 @item @samp{abs@var{m}2}
2616 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
2617
2618 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
2619 @item @samp{sqrt@var{m}2}
2620 Store the square root of operand 1 into operand 0.
2621
2622 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
2623 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
2624 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2625 type @code{float}.
2626
2627 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
2628 @item @samp{cos@var{m}2}
2629 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
2630
2631 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
2632 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
2633 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2634 type @code{float}.
2635
2636 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
2637 @item @samp{sin@var{m}2}
2638 Store the sine of operand 1 into operand 0.
2639
2640 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
2641 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
2642 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2643 type @code{float}.
2644
2645 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
2646 @item @samp{exp@var{m}2}
2647 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
2648
2649 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
2650 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
2651 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2652 type @code{float}.
2653
2654 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
2655 @item @samp{log@var{m}2}
2656 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
2657
2658 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
2659 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
2660 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2661 type @code{float}.
2662
2663 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
2664 @item @samp{pow@var{m}3}
2665 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
2666 into operand 0.
2667
2668 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
2669 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
2670 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2671 type @code{float}.
2672
2673 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
2674 @item @samp{atan2@var{m}3}
2675 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
2676 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
2677 determine the quadrant of the result.
2678
2679 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
2680 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
2681 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2682 type @code{float}.
2683
2684 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
2685 @item @samp{floor@var{m}2}
2686 Store the largest integral value not greater than argument.
2687
2688 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
2689 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
2690 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2691 type @code{float}.
2692
2693 @cindex @code{trunc@var{m}2} instruction pattern
2694 @item @samp{trunc@var{m}2}
2695 Store the argument rounded to integer towards zero.
2696
2697 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
2698 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
2699 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2700 type @code{float}.
2701
2702 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
2703 @item @samp{round@var{m}2}
2704 Store the argument rounded to integer away from zero.
2705
2706 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
2707 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
2708 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2709 type @code{float}.
2710
2711 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
2712 @item @samp{ceil@var{m}2}
2713 Store the argument rounded to integer away from zero.
2714
2715 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
2716 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
2717 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2718 type @code{float}.
2719
2720 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
2721 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
2722 Store the argument rounded according to the default rounding mode
2723
2724 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
2725 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
2726 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
2727 type @code{float}.
2728
2729 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
2730 @item @samp{ffs@var{m}2}
2731 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
2732 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
2733 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
2734 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
2735 generating the instruction.
2736
2737 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
2738 corresponds to the C data type @code{int}.
2739
2740 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
2741 @item @samp{clz@var{m}2}
2742 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
2743 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
2744 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
2745 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
2746 operand to that mode before generating the instruction.
2747
2748 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
2749 @item @samp{ctz@var{m}2}
2750 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
2751 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
2752 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
2753 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
2754 operand to that mode before generating the instruction.
2755
2756 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
2757 @item @samp{popcount@var{m}2}
2758 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
2759 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
2760 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
2761 generating the instruction.
2762
2763 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
2764 @item @samp{parity@var{m}2}
2765 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.@:e. the number of 1-bits
2766 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
2767 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
2768 the operand to that mode before generating the instruction.
2769
2770 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
2771 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
2772 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
2773
2774 @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
2775 @item @samp{cmp@var{m}}
2776 Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
2777 The RTL pattern should look like this:
2778
2779 @smallexample
2780 (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
2781                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
2782 @end smallexample
2783
2784 @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
2785 @item @samp{tst@var{m}}
2786 Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
2787 The RTL pattern should look like this:
2788
2789 @smallexample
2790 (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
2791 @end smallexample
2792
2793 @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
2794 not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
2795 would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
2796 The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
2797
2798 @cindex @code{movstr@var{m}} instruction pattern
2799 @item @samp{movstr@var{m}}
2800 Block move instruction.  The addresses of the destination and source
2801 strings are the first two operands, and both are in mode @code{Pmode}.
2802
2803 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
2804 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
2805 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
2806 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
2807 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
2808 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
2809 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
2810
2811 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
2812 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
2813 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
2814 it may provide the value 4 for this operand.
2815
2816 Descriptions of multiple @code{movstr@var{m}} patterns can only be
2817 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
2818 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
2819 in @code{movstr@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
2820 individually moved data units in the block.
2821
2822 These patterns need not give special consideration to the possibility
2823 that the source and destination strings might overlap.
2824
2825 @cindex @code{clrstr@var{m}} instruction pattern
2826 @item @samp{clrstr@var{m}}
2827 Block clear instruction.  The addresses of the destination string is the
2828 first operand, in mode @code{Pmode}.  The number of bytes to clear is
2829 the second operand, in mode @var{m}.  See @samp{movstr@var{m}} for
2830 a discussion of the choice of mode.
2831
2832 The third operand is the known alignment of the destination, in the form
2833 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
2834 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
2835 operand.
2836
2837 The use for multiple @code{clrstr@var{m}} is as for @code{movstr@var{m}}.
2838
2839 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
2840 @item @samp{cmpstr@var{m}}
2841 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
2842 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
2843 of @samp{movstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
2844 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
2845 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
2846 at a time since either string may end in the first byte and reading past
2847 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
2848 effect of the instruction is to store a value in operand 0 whose sign
2849 indicates the result of the comparison.
2850
2851 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
2852 @item @samp{cmpmem@var{m}}
2853 Block compare instruction, with five operands like the operands
2854 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
2855 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
2856 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
2857 any bytes in the two memory blocks.  The effect of the instruction is
2858 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
2859 comparison.
2860
2861 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
2862 @item @samp{strlen@var{m}}
2863 Compute the length of a string, with three operands.
2864 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
2865 a @code{mem} referring to the first character of the string,
2866 operand 2 is the character to search for (normally zero),
2867 and operand 3 is a constant describing the known alignment
2868 of the beginning of the string.
2869
2870 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
2871 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
2872 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
2873 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
2874 @var{n}).
2875
2876 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
2877 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
2878 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
2879 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
2880 @var{n}).
2881
2882 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
2883 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
2884 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
2885 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
2886 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
2887 the value of operand 1 is an integer.
2888
2889 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
2890 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
2891 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
2892 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
2893 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
2894 value of operand 1 is an integer.
2895
2896 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
2897 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
2898 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
2899 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
2900 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
2901
2902 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
2903 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
2904 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
2905 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
2906
2907 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
2908 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
2909 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
2910 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
2911
2912 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
2913 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
2914 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2915 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2916 point or both floating point.
2917
2918 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
2919 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
2920 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2921 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2922 point or both floating point.
2923
2924 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
2925 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
2926 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
2927 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
2928 point.
2929
2930 @cindex @code{extv} instruction pattern
2931 @item @samp{extv}
2932 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
2933 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
2934 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
2935 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
2936 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
2937 be valid for @code{word_mode}.
2938
2939 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
2940 for operands 2 and 3.
2941
2942 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
2943 before it is stored in operand 0.
2944
2945 @cindex @code{extzv} instruction pattern
2946 @item @samp{extzv}
2947 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
2948
2949 @cindex @code{insv} instruction pattern
2950 @item @samp{insv}
2951 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
2952 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
2953 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
2954 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
2955 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
2956
2957 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
2958 for operands 1 and 2.
2959
2960 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
2961 @item @samp{mov@var{mode}cc}
2962 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
2963 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
2964 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
2965
2966 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
2967 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
2968 conditionally move an integer value based on the floating point condition
2969 codes and vice versa.
2970
2971 If the machine does not have conditional move instructions, do not
2972 define these patterns.
2973
2974 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
2975 @item @samp{add@var{mode}cc}
2976 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
2977 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
2978 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
2979 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
2980
2981 @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
2982 @item @samp{s@var{cond}}
2983 Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
2984 Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
2985 @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
2986 as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
2987
2988 You specify the mode that the operand must have when you write the
2989 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
2990 which mode you have used and supplies an operand of that mode.
2991
2992 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
2993 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
2994 you should omit it from the machine description.  You describe to the
2995 compiler exactly which value is stored by defining the macro
2996 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
2997 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
2998 should omit those operations from the machine description.
2999
3000 These operations may fail, but should do so only in relatively
3001 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
3002 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
3003
3004 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
3005 that copies the constant one to the target and branches around an
3006 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
3007 the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
3008 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
3009 @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
3010 the machine description.
3011
3012 @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
3013 @item @samp{b@var{cond}}
3014 Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
3015 refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
3016 condition @var{cond}.
3017
3018 Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
3019 instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
3020 case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
3021 simply store the operands away and generate all the required insns in a
3022 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
3023 branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
3024 immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
3025 pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
3026
3027 Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
3028 where the mode used for the comparison depends on the condition being
3029 tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}.
3030
3031 The above discussion also applies to the @samp{mov@var{mode}cc} and
3032 @samp{s@var{cond}} patterns.
3033
3034 @cindex @code{jump} instruction pattern
3035 @item @samp{jump}
3036 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
3037 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
3038 on all machines.
3039
3040 @cindex @code{call} instruction pattern
3041 @item @samp{call}
3042 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
3043 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
3044 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
3045 operands.
3046
3047 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
3048 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
3049 to put this information into the assembler code; they can put it in
3050 the RTL instead of operand 1.
3051
3052 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
3053 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
3054 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
3055 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
3056 instruction, the pattern for this operation should be a
3057 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
3058 address into a register and uses that register in the call instruction.
3059
3060 @cindex @code{call_value} instruction pattern
3061 @item @samp{call_value}
3062 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
3063 register in which the value is returned.  There are three more
3064 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
3065 instruction (but with numbers increased by one).
3066
3067 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
3068 insn.
3069
3070 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
3071 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
3072 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
3073 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
3074 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
3075 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
3076 adjustment made to the frame pointer.
3077
3078 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
3079 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
3080 can be eliminated, if desired.
3081
3082 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
3083 @item @samp{untyped_call}
3084 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
3085 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
3086 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
3087 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
3088 the saving of a function return value into the result block.
3089
3090 This instruction pattern should be defined to support
3091 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
3092 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
3093 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
3094 multiple registers that can hold a return value
3095 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
3096
3097 @cindex @code{return} instruction pattern
3098 @item @samp{return}
3099 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
3100 defined only if a single instruction can do all the work of returning
3101 from a function.
3102
3103 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
3104 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
3105 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
3106 some class of functions only requires one instruction to implement a
3107 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
3108 to save any registers or allocate stack space.
3109
3110 @findex reload_completed
3111 @findex leaf_function_p
3112 For such machines, the condition specified in this pattern should only
3113 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
3114 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
3115 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
3116 a register window push is required.
3117
3118 Machines that have conditional return instructions should define patterns
3119 such as
3120
3121 @smallexample
3122 (define_insn ""
3123   [(set (pc)
3124         (if_then_else (match_operator
3125                          0 "comparison_operator"
3126                          [(cc0) (const_int 0)])
3127                       (return)
3128                       (pc)))]
3129   "@var{condition}"
3130   "@dots{}")
3131 @end smallexample
3132
3133 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
3134 named @samp{return} pattern.
3135
3136 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
3137 @item @samp{untyped_return}
3138 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
3139 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
3140 instructions are needed to return a value of any type.
3141
3142 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
3143 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
3144 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
3145 the restoring of a function return value from the result block.
3146
3147 @cindex @code{nop} instruction pattern
3148 @item @samp{nop}
3149 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
3150 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
3151 RTL pattern.
3152
3153 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
3154 @item @samp{indirect_jump}
3155 An instruction to jump to an address which is operand zero.
3156 This pattern name is mandatory on all machines.
3157
3158 @cindex @code{casesi} instruction pattern
3159 @item @samp{casesi}
3160 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
3161 This instruction takes five operands:
3162
3163 @enumerate
3164 @item
3165 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
3166
3167 @item
3168 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
3169
3170 @item
3171 The total range of indices in the table---the largest index
3172 minus the smallest one (both inclusive).
3173
3174 @item
3175 A label that precedes the table itself.
3176
3177 @item
3178 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
3179 (If the machine-description macro @code{CASE_DROPS_THROUGH} is defined,
3180 then an out-of-bounds index drops through to the code following
3181 the jump table instead of jumping to this label.  In that case,
3182 this label is not actually used by the @samp{casesi} instruction,
3183 but it is always provided as an operand.)
3184 @end enumerate
3185
3186 The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
3187 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
3188 difference between the upper bound and the lower bound.
3189
3190 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
3191 @item @samp{tablejump}
3192 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
3193 capability which can be used to implement a dispatch table when there
3194 is no @samp{casesi} pattern.
3195
3196 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
3197 which should immediately precede the jump table.  If the macro
3198 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
3199 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
3200 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
3201 mode @code{Pmode}.
3202
3203 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
3204 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
3205 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
3206 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
3207
3208
3209 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
3210 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
3211 Conditional branch instruction that decrements a register and
3212 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
3213 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
3214 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
3215
3216 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
3217 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
3218 reduction is enabled.
3219
3220 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
3221 @item @samp{doloop_end}
3222 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
3223 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
3224 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
3225 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
3226 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
3227 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
3228 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
3229 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
3230 @xref{Looping Patterns}.
3231
3232 This optional instruction pattern should be defined for machines with
3233 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
3234 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
3235 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3236 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
3237 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
3238 too large for this instruction, make it fail.
3239
3240 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
3241 @item @samp{doloop_begin}
3242 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
3243 need to perform some initialization, such as loading special registers
3244 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
3245 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
3246 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
3247
3248
3249 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
3250 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
3251 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
3252 into operand 0.
3253
3254 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
3255 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
3256 and also has mode @code{Pmode}.
3257
3258 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
3259 the address of the function which would be called if the function
3260 pointer were used in an indirect call.
3261
3262 Only define this pattern if function pointers on the target machine
3263 can have different values but still call the same function when
3264 used in an indirect call.
3265
3266 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
3267 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
3268 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
3269 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
3270 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
3271 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
3272 @item @samp{save_stack_block}
3273 @itemx @samp{save_stack_function}
3274 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
3275 @itemx @samp{restore_stack_block}
3276 @itemx @samp{restore_stack_function}
3277 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
3278 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
3279 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
3280 such machines.
3281
3282 Some machines require special handling for stack pointer saves and
3283 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
3284 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
3285 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
3286 saves and restores are:
3287
3288 @enumerate
3289 @item
3290 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
3291 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
3292 restores the stack pointer when the block is exited.
3293
3294 @item
3295 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
3296 similar job for the outermost block of a function and are used when the
3297 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
3298 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
3299 restore sequence on some machines.
3300
3301 @item
3302 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
3303 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
3304 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
3305 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
3306 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
3307 and restoring additional data such as register window information or
3308 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
3309 such required data.
3310 @end enumerate
3311
3312 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
3313 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
3314 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
3315 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
3316 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
3317 for a particular type of save (either because no save is needed or
3318 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
3319 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
3320 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
3321 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
3322
3323 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
3324 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
3325 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
3326
3327 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
3328 @item @samp{allocate_stack}
3329 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
3330 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
3331
3332 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
3333 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
3334 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
3335 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
3336 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
3337 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
3338 stack is free.
3339
3340 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
3341 Some machines require other operations such as stack probes or
3342 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
3343 operations in addition to updating the stack pointer.
3344
3345 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
3346 @item @samp{check_stack}
3347 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
3348 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
3349 to perform the needed check and signaling an error if the stack
3350 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
3351 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
3352 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
3353 limit from a global or thread-specific variable or register.
3354
3355 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
3356 @item @samp{nonlocal_goto}
3357 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
3358 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
3359 each representing a value to be used in the jump.  The first
3360 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
3361 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
3362 the third is the address of a location where the stack is saved,
3363 and the last is the address of the label, to be placed in the
3364 location for the incoming static chain.
3365
3366 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
3367 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
3368 and static chain, restore the stack (using the
3369 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
3370 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
3371 not work on your machine.
3372
3373 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
3374 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
3375 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
3376 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
3377 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
3378 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
3379 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
3380 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
3381 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
3382 There are no arguments.
3383
3384 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
3385 @item @samp{exception_receiver}
3386 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
3387 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
3388 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
3389 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
3390 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
3391 an exception.  There are no arguments.
3392
3393 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
3394 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
3395 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
3396 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
3397 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
3398 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
3399 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
3400 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
3401 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
3402 the first three are normally used by the generic mechanism.
3403
3404 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
3405 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
3406 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
3407 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
3408 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
3409 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
3410 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
3411 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
3412 at a small offset from that label.
3413
3414 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
3415 @item @samp{builtin_longjmp}
3416 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
3417 You will not normally need to define this pattern unless you also define
3418 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
3419 @code{jmp_buf}.
3420
3421 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
3422 @item @samp{eh_return}
3423 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
3424 and thence the call frame exception handling library routines, are
3425 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
3426 the abnormal return path.
3427
3428 The address of the exception handler to which the function should return
3429 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by 
3430 the pattern to some special register or memory location.
3431 If the pattern needs to determine the location of the target call
3432 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
3433 if defined; it will have already been assigned.
3434
3435 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
3436 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
3437 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
3438 handling is to be used.
3439
3440 @cindex @code{prologue} instruction pattern
3441 @anchor{prologue instruction pattern}
3442 @item @samp{prologue}
3443 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
3444 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
3445 pointer register, saving callee saved registers, etc.
3446
3447 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
3448 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
3449
3450 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
3451 instruction scheduling.
3452
3453 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
3454 @anchor{epilogue instruction pattern}
3455 @item @samp{epilogue}
3456 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
3457 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
3458 registers and emitting the return instruction.
3459
3460 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
3461 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
3462
3463 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
3464 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
3465
3466 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
3467 @item @samp{sibcall_epilogue}
3468 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
3469 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
3470 sibling call (aka tail call) sites.
3471
3472 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
3473 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
3474 function.
3475
3476 @cindex @code{trap} instruction pattern
3477 @item @samp{trap}
3478 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
3479 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
3480 front end to signal `invalid array index' exceptions.
3481
3482 @cindex @code{conditional_trap} instruction pattern
3483 @item @samp{conditional_trap}
3484 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
3485 performs a comparison.  Operand 1 is the trap code, an integer.
3486
3487 A typical @code{conditional_trap} pattern looks like
3488
3489 @smallexample
3490 (define_insn "conditional_trap"
3491   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
3492              [(cc0) (const_int 0)])
3493             (match_operand 1 "const_int_operand" "i"))]
3494   ""
3495   "@dots{}")
3496 @end smallexample
3497
3498 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
3499 @item @samp{prefetch}
3500
3501 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
3502 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
3503 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
3504 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
3505 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
3506 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
3507 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
3508 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
3509 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
3510
3511 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
3512 the values of operands 1 and 2.
3513
3514 @end table
3515
3516 @node Pattern Ordering
3517 @section When the Order of Patterns Matters
3518 @cindex Pattern Ordering
3519 @cindex Ordering of Patterns
3520
3521 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
3522 pattern that appears first in the machine description is the one used.
3523 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
3524 and faster instructions (those that will produce better code when they
3525 do match) should usually go first in the description.
3526
3527 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
3528 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
3529 instruction for converting a fullword to floating point and another
3530 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
3531 an integer to floating point could match either one.  We put the
3532 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
3533 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
3534 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
3535 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
3536 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
3537 constant value.
3538
3539 @node Dependent Patterns
3540 @section Interdependence of Patterns
3541 @cindex Dependent Patterns
3542 @cindex Interdependence of Patterns
3543
3544 Every machine description must have a named pattern for each of the
3545 conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
3546 must always have the form
3547
3548 @example
3549 (set (pc)
3550      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
3551                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
3552                    (pc)))
3553 @end example
3554
3555 @noindent
3556 In addition, every machine description must have an anonymous pattern
3557 for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
3558 look like
3559
3560 @example
3561 (set (pc)
3562      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
3563                    (pc)
3564                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
3565 @end example
3566
3567 @noindent
3568 They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
3569 branches into reverse-conditional branches.
3570
3571 It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
3572 reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
3573 example,
3574
3575 @example
3576 (define_insn ""
3577   [(set (pc)
3578         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
3579                                       [(cc0) (const_int 0)])
3580                       (pc)
3581                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
3582   "@var{condition}"
3583   "@dots{}")
3584 @end example
3585
3586 In some cases machines support instructions identical except for the
3587 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
3588 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
3589 patterns are
3590
3591 @example
3592 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
3593      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
3594
3595 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
3596      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
3597 @end example
3598
3599 @noindent
3600 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
3601 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
3602 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
3603 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
3604 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
3605 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
3606
3607 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
3608 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
3609 compilations.
3610
3611 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
3612 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
3613 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
3614 you should not provide separate patterns for increment and decrement
3615 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
3616 that supports register-register add insns by examining the operands and
3617 generating the appropriate machine instruction.
3618
3619 @node Jump Patterns
3620 @section Defining Jump Instruction Patterns
3621 @cindex jump instruction patterns
3622 @cindex defining jump instruction patterns
3623
3624 For most machines, GCC assumes that the machine has a condition code.
3625 A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
3626 signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
3627 insn tests the condition code and branches or not according its value.
3628 The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
3629 common machines, such as the VAX, the 68000 and the 32000, work this
3630 way.
3631
3632 Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
3633 only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
3634 these machines is to treat them just like the others until the final stage
3635 where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
3636 compare instruction, peek ahead at the following branch using
3637 @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
3638 being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
3639 the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
3640 otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
3641 can treat signed and unsigned branches identically.
3642
3643 The reason you can do this is that GCC always generates a pair of
3644 consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
3645 set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
3646 until the end.
3647
3648 To go with this technique, you must define the machine-description macro
3649 @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
3650 compare instruction is superfluous.
3651
3652 Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
3653 A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
3654 compare instruction, record its operands in two static variables.  When
3655 outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
3656 output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
3657
3658 It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
3659 In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
3660 will be combined according to these patterns.  But this does not happen
3661 if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
3662 above in addition to any special patterns you define.
3663
3664 In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
3665 code and there may not even be a separate condition code register.  On
3666 these machines, the restriction that the definition and use of the
3667 condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
3668 important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
3669 delay for taken branches unless the condition code register is set three
3670 instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
3671 scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
3672 separate the definition and use of the condition code register.
3673
3674 On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
3675 to represent the condition code.  If there is a specific condition code
3676 register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
3677 comparison result can be placed in any general register, or if there are
3678 multiple condition registers, use a pseudo register.
3679
3680 @findex prev_cc0_setter
3681 @findex next_cc0_user
3682 On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
3683 the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
3684 SPARC, setting the condition code directly from an add or subtract
3685 instruction does not clear the overflow bit the way that a test
3686 instruction does, so a different branch instruction must be used for
3687 some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
3688 and use of the condition code must be adjacent (separated only by
3689 @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
3690 (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
3691 located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
3692 and @code{next_cc0_user}.
3693
3694 However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
3695 those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
3696 compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
3697 we use the machine mode of the condition code register to record
3698 different formats of the condition code register.
3699
3700 Registers used to store the condition code value should have a mode that
3701 is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
3702 additional modes are required (as for the add example mentioned above in
3703 the SPARC), define the macro @code{EXTRA_CC_MODES} to list the
3704 additional modes required (@pxref{Condition Code}).  Also define
3705 @code{SELECT_CC_MODE} to choose a mode given an operand of a compare.
3706
3707 If it is known during RTL generation that a different mode will be
3708 required (for example, if the machine has separate compare instructions
3709 for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
3710 be specified at that time.
3711
3712 If the cases that require different modes would be made by instruction
3713 combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
3714 mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
3715 written using that mode.  To support the case of the add on the SPARC
3716 discussed above, we have the pattern
3717
3718 @smallexample
3719 (define_insn ""
3720   [(set (reg:CC_NOOV 0)
3721         (compare:CC_NOOV
3722           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
3723                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
3724           (const_int 0)))]
3725   ""
3726   "@dots{}")
3727 @end smallexample
3728
3729 The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the SPARC returns @code{CC_NOOVmode}
3730 for comparisons whose argument is a @code{plus}.
3731
3732 @node Looping Patterns
3733 @section Defining Looping Instruction Patterns
3734 @cindex looping instruction patterns
3735 @cindex defining looping instruction patterns
3736
3737 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
3738 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
3739 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
3740 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
3741 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
3742 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
3743 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
3744 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
3745 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
3746 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
3747 the jump.
3748
3749 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
3750 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
3751 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
3752 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
3753 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
3754 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
3755 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
3756 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
3757 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
3758 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
3759 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
3760 following for its @code{dbra} instruction:
3761
3762 @smallexample
3763 @group
3764 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
3765   [(set (pc)
3766         (if_then_else
3767           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
3768                        (const_int -1))
3769               (const_int 0))
3770           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
3771           (pc)))
3772    (set (match_dup 0)
3773         (plus:SI (match_dup 0)
3774                  (const_int -1)))]
3775   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
3776   "@dots{}")
3777 @end group
3778 @end smallexample
3779
3780 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
3781 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
3782 since this insn is generated by the instruction combination phase
3783 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
3784 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
3785 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
3786 pattern will not be matched by the combiner.
3787
3788 @smallexample
3789 @group
3790 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
3791   [(set (pc)
3792         (if_then_else
3793           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
3794               (const_int 1))
3795           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
3796           (pc)))
3797    (set (match_dup 0)
3798         (plus:SI (match_dup 0)
3799                  (const_int -1)))]
3800   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
3801   "@dots{}")
3802 @end group
3803 @end smallexample
3804
3805 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
3806 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
3807 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
3808 information collected during strength reduction.
3809
3810 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
3811 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
3812 is an optional companion pattern that can be used for initialization
3813 needed for some low-overhead looping instructions.
3814
3815 Note that some machines require the actual looping instruction to be
3816 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
3817 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
3818 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
3819 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
3820 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
3821 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
3822 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
3823 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
3824 desired special iteration counter register was not allocated, this
3825 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
3826 instruction pair.
3827
3828 The essential difference between the
3829 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
3830 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
3831 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
3832 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
3833 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
3834 may become redundant and removed by the flow pass.
3835
3836
3837 @node Insn Canonicalizations
3838 @section Canonicalization of Instructions
3839 @cindex canonicalization of instructions
3840 @cindex insn canonicalization
3841
3842 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
3843 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
3844 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
3845 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
3846 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
3847 number of insn patterns required.
3848
3849 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
3850 are performed:
3851
3852 @itemize @bullet
3853 @item
3854 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
3855 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
3856 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
3857 be supplied.
3858
3859 @cindex @code{neg}, canonicalization of
3860 @cindex @code{not}, canonicalization of
3861 @cindex @code{mult}, canonicalization of
3862 @cindex @code{plus}, canonicalization of
3863 @cindex @code{minus}, canonicalization of
3864 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
3865 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
3866 first operand.
3867
3868 @item
3869 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
3870 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
3871 the operations as far as possible.  For instance, 
3872 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
3873 @code{(plus (mult (neg A) B) C)} is canonicalized as
3874 @code{(minus A (mult B C))}.
3875
3876 @cindex @code{compare}, canonicalization of
3877 @item
3878 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
3879 on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
3880 machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
3881 a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
3882 cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
3883 matching a constant as the first operand unless the machine actually has
3884 such an instruction.
3885
3886 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
3887 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
3888 above.
3889
3890 @item
3891 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
3892 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
3893
3894 @item
3895 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
3896 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
3897
3898 @cindex @code{ior}, canonicalization of
3899 @cindex @code{and}, canonicalization of
3900 @cindex De Morgan's law
3901 @item
3902 De`Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
3903 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
3904 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
3905
3906 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
3907 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
3908 for that instruction as
3909
3910 @example
3911 (define_insn ""
3912   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
3913         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
3914                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
3915   "@dots{}"
3916   "@dots{}")
3917 @end example
3918
3919 @noindent
3920 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
3921
3922 @example
3923 (define_insn ""
3924   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
3925         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
3926                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
3927   "@dots{}"
3928   "@dots{}")
3929 @end example
3930
3931 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
3932 logically equivalent RTL expressions.
3933
3934 @cindex @code{xor}, canonicalization of
3935 @item
3936 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
3937 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
3938 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
3939
3940 @item
3941 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
3942 the form
3943
3944 @example
3945 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
3946 @end example
3947
3948 @item
3949 On machines that do not use @code{cc0},
3950 @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
3951 @var{x}.
3952
3953 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
3954 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
3955 @item
3956 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
3957 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
3958 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
3959
3960 @end itemize
3961
3962 @node Expander Definitions
3963 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
3964 @cindex expander definitions
3965 @cindex code generation RTL sequences
3966 @cindex defining RTL sequences for code generation
3967
3968 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
3969 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
3970 represent them.  For these target machines, you can write a
3971 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
3972
3973 @findex define_expand
3974 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
3975 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
3976 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
3977
3978 A @code{define_expand} RTX has four operands:
3979
3980 @itemize @bullet
3981 @item
3982 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
3983 use for it is to refer to it by name.
3984
3985 @item
3986 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
3987 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
3988 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
3989
3990 @item
3991 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
3992 used to express how the availability of this pattern depends on
3993 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
3994 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
3995 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
3996 depend on the data in the insn being matched, but only the
3997 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
3998 during initialization in order to learn exactly which named instructions
3999 are available in a particular run.
4000
4001 @item
4002 The preparation statements, a string containing zero or more C
4003 statements which are to be executed before RTL code is generated from
4004 the RTL template.
4005
4006 Usually these statements prepare temporary registers for use as
4007 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
4008 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
4009 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
4010 @end itemize
4011
4012 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
4013 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
4014 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
4015 it.
4016
4017 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
4018 also describes the operands that need to be specified when this pattern
4019 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
4020
4021 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
4022 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
4023 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
4024 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
4025 information to preload the operand into a register if that is required for
4026 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
4027 references should use @code{match_dup}.
4028
4029 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
4030 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
4031 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
4032 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
4033 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
4034 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
4035 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
4036 compute the values and store them into the appropriate elements of
4037 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
4038
4039 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
4040 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
4041 as a statement.
4042
4043 @table @code
4044
4045 @findex DONE
4046 @item DONE
4047 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
4048 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
4049 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
4050 preparation statements; the RTL template will not be generated.
4051
4052 @findex FAIL
4053 @item FAIL
4054 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
4055 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
4056 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
4057
4058 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
4059 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
4060 operations.
4061 @end table
4062
4063 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
4064 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
4065 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
4066 insn.
4067
4068 The RTL template is not used for matching, only for generating the
4069 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
4070 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
4071 list of operands, such as this example:
4072
4073 @smallexample
4074 @group
4075 (define_expand "addsi3"
4076   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4077    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
4078    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
4079 @end group
4080 @group
4081   ""
4082   "
4083 @{
4084   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
4085   DONE;
4086 @}")
4087 @end group
4088 @end smallexample
4089
4090 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
4091
4092 @smallexample
4093 @group
4094 (define_expand "ashlsi3"
4095   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4096         (ashift:SI
4097 @end group
4098 @group
4099           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
4100           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
4101   ""
4102   "
4103 @end group
4104 @end smallexample
4105
4106 @smallexample
4107 @group
4108 @{
4109   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
4110       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
4111     FAIL;
4112 @}")
4113 @end group
4114 @end smallexample
4115
4116 @noindent
4117 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
4118 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
4119 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
4120 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
4121 library call).
4122
4123 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
4124 patterns with names, then it would be possible to use a
4125 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
4126 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
4127
4128 @smallexample
4129 (define_expand "zero_extendhisi2"
4130   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
4131         (const_int 0))
4132    (set (strict_low_part
4133           (subreg:HI
4134             (match_dup 0)
4135             0))
4136         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
4137   ""
4138   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
4139 @end smallexample
4140
4141 @noindent
4142 @findex make_safe_from
4143 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
4144 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
4145 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
4146 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
4147 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
4148 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
4149 by emitting another RTL insn.
4150
4151 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
4152 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
4153 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
4154 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
4155 on this machine.  So it must be copied into a register with
4156 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
4157
4158 @smallexample
4159 (define_expand "zero_extendhisi2"
4160   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4161         (and:SI (subreg:SI
4162                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
4163                   0)
4164                 (match_dup 2)))]
4165   ""
4166   "operands[2]
4167      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
4168 @end smallexample
4169
4170 @strong{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
4171 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
4172 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
4173 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
4174 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
4175 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
4176 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
4177 in the compiler.
4178
4179 @node Insn Splitting
4180 @section Defining How to Split Instructions
4181 @cindex insn splitting
4182 @cindex instruction splitting
4183 @cindex splitting instructions
4184
4185 There are two cases where you should specify how to split a pattern
4186 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
4187 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
4188 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
4189 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
4190 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
4191 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
4192 cannot be placed into a delay slot.
4193
4194 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
4195 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
4196 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
4197 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
4198 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
4199 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
4200 scheduling.
4201
4202 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
4203 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
4204 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
4205 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
4206 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
4207 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
4208 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
4209 split the addition into two insns is machine-dependent.
4210
4211 @findex define_split
4212 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
4213 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
4214
4215 @smallexample
4216 (define_split
4217   [@var{insn-pattern}]
4218   "@var{condition}"
4219   [@var{new-insn-pattern-1}
4220    @var{new-insn-pattern-2}
4221    @dots{}]
4222   "@var{preparation-statements}")
4223 @end smallexample
4224
4225 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
4226 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
4227 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
4228 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
4229 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
4230 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
4231
4232 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
4233 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4234 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
4235 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
4236 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
4237 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
4238 must not allocate any space in the stack frame.
4239
4240 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
4241 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
4242 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
4243 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
4244 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
4245 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
4246 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
4247 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
4248 of those definitions.
4249
4250 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
4251 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
4252 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
4253
4254 @smallexample
4255 (define_split
4256   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
4257         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
4258   ""
4259   [(set (match_dup 0)
4260         (ashift:SI (match_dup 1)
4261                    (const_int 16)))
4262    (set (match_dup 0)
4263         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
4264                      (const_int 16)))]
4265   "
4266 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
4267 @end smallexample
4268
4269 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
4270 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
4271 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
4272 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
4273 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
4274 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
4275 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
4276 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
4277 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
4278 @code{define_split} that will never produce insns that match).
4279
4280 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
4281 @file{rs6000.md}:
4282
4283 @smallexample
4284 (define_split
4285   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
4286         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
4287                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
4288   ""
4289   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
4290    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
4291 "
4292 @{
4293   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
4294   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
4295
4296   if (low & 0x8000)
4297     high++, low |= 0xffff0000;
4298
4299   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
4300   operands[4] = GEN_INT (low);
4301 @}")
4302 @end smallexample
4303
4304 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
4305 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
4306 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
4307 can be substituted into the address of a subsequent operation.
4308
4309 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
4310 an equality comparison of a register and a large constant:
4311
4312 @smallexample
4313 (define_split
4314   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
4315         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
4316                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
4317    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
4318   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
4319    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
4320        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
4321   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
4322    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
4323   "
4324 @{
4325   /* Get the constant we are comparing against, C, and see what it
4326      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
4327      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.  */
4328
4329   int c = INTVAL (operands[2]);
4330   int sextc = (c << 16) >> 16;
4331   int xorv = c ^ sextc;
4332
4333   operands[4] = GEN_INT (xorv);
4334   operands[5] = GEN_INT (sextc);
4335 @}")
4336 @end smallexample
4337
4338 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
4339 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
4340 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
4341 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
4342 are not valid.
4343
4344 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
4345 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
4346 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
4347 several restriction apply.
4348
4349 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
4350 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
4351 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
4352 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
4353 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
4354 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
4355 @code{split_branch_probability} hold the probability of original branch in case
4356 it was an simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
4357 recomputing of edge frequencies, new sequence is required to have only
4358 forward jumps to the newly created labels.
4359
4360 @findex define_insn_and_split
4361 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
4362 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
4363 this:
4364
4365 @smallexample
4366 (define_insn_and_split
4367   [@var{insn-pattern}]
4368   "@var{condition}"
4369   "@var{output-template}"
4370   "@var{split-condition}"
4371   [@var{new-insn-pattern-1}
4372    @var{new-insn-pattern-2}
4373    @dots{}]
4374   "@var{preparation-statements}"
4375   [@var{insn-attributes}])
4376
4377 @end smallexample
4378
4379 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
4380 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
4381 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
4382 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
4383 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
4384 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
4385 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
4386 from i386.md:
4387
4388 @smallexample
4389 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
4390   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
4391      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
4392    (clobber (reg:CC 17))]
4393   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
4394   "#"
4395   "&& reload_completed"
4396   [(parallel [(set (match_dup 0)
4397                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
4398               (clobber (reg:CC 17))])]
4399   ""
4400   [(set_attr "type" "alu1")])
4401
4402 @end smallexample
4403
4404 In this case, the actual split condition will be
4405 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
4406
4407 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
4408 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
4409 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
4410 having to ensure the two patterns' templates match.
4411
4412 @node Including Patterns
4413 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
4414 @cindex insn includes
4415
4416 @findex include
4417 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
4418 look for patterns that are in files other than in the file
4419 @file{.md}. This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
4420
4421 It looks like:
4422
4423 @smallexample
4424
4425 (include
4426   @var{pathname})
4427 @end smallexample
4428
4429 For example:
4430
4431 @smallexample
4432
4433 (include "filestuff")
4434
4435 @end smallexample
4436
4437 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
4438 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}. The
4439 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
4440
4441
4442 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
4443 and placed into subdirectories.
4444
4445 By specifying:
4446
4447 @smallexample
4448
4449 (include "BOGUS/filestuff")
4450
4451 @end smallexample
4452
4453 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
4454
4455 Specifying an absolute path for the include file such as;
4456 @smallexample
4457
4458 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
4459
4460 @end smallexample
4461 is permitted but is not encouraged.
4462
4463 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
4464 @cindex directory options .md
4465 @cindex options, directory search
4466 @cindex search options
4467
4468 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
4469 For example:
4470
4471 @smallexample
4472
4473 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
4474
4475 @end smallexample
4476
4477
4478 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
4479 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
4480 file, substituting your own version, since these directories are
4481 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
4482 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
4483 order; the standard default directory come after.
4484
4485
4486 @node Peephole Definitions
4487 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
4488 @cindex peephole optimizer definitions
4489 @cindex defining peephole optimizers
4490
4491 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
4492 definitions of machine-specific peephole optimizations.
4493
4494 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
4495 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
4496 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
4497 though the second one does not appear to use a register computed in the
4498 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
4499 opportunities.
4500
4501 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
4502 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
4503 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
4504 is deprecated.
4505
4506 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
4507 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
4508 but before scheduling, which may result in much better code for
4509 targets that do scheduling.
4510
4511 @menu
4512 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
4513 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
4514 @end menu
4515
4516 @node define_peephole
4517 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
4518 @findex define_peephole
4519
4520 @need 1000
4521 A definition looks like this:
4522
4523 @smallexample
4524 (define_peephole
4525   [@var{insn-pattern-1}
4526    @var{insn-pattern-2}
4527    @dots{}]
4528   "@var{condition}"
4529   "@var{template}"
4530   "@var{optional-insn-attributes}")
4531 @end smallexample
4532
4533 @noindent
4534 The last string operand may be omitted if you are not using any
4535 machine-specific information in this machine description.  If present,
4536 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
4537
4538 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
4539 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
4540 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
4541 the next, and so on.
4542
4543 Each of the insns matched by a peephole must also match a
4544 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
4545 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
4546 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
4547 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
4548 stages.
4549
4550 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
4551 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
4552 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
4553 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
4554 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
4555 other.
4556
4557 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
4558 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
4559 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
4560 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
4561 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
4562
4563 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
4564 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
4565 previously tested.
4566
4567 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
4568 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
4569 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
4570 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
4571 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
4572 patterns.
4573
4574 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
4575 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
4576 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
4577 the operands.
4578
4579 @findex prev_active_insn
4580 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
4581 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
4582 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
4583 to refer to the last of the insns being matched; use
4584 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
4585
4586 @findex dead_or_set_p
4587 When optimizing computations with intermediate results, you can use
4588 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
4589 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
4590 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
4591 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
4592 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
4593 value (from @code{operands[@var{i}]}).
4594
4595 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
4596 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
4597 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
4598 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
4599 used in matching the original sequence of insns.
4600
4601 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
4602 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
4603 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
4604 as the insn pattern to control how the insn is output.
4605
4606 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
4607 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
4608
4609 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
4610
4611 @smallexample
4612 (define_peephole
4613   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
4614    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
4615         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
4616   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
4617 @{
4618   rtx xoperands[2];
4619   xoperands[1] = gen_rtx (REG, SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
4620 #ifdef MOTOROLA
4621   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
4622   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
4623   return "fmove.d (sp)+,%0";
4624 #else
4625   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
4626   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
4627   return "fmoved sp@@+,%0";
4628 #endif
4629 @})
4630 @end smallexample
4631
4632 @need 1000
4633 The effect of this optimization is to change
4634
4635 @smallexample
4636 @group
4637 jbsr _foobar
4638 addql #4,sp
4639 movel d1,sp@@-
4640 movel d0,sp@@-
4641 fmoved sp@@+,fp0
4642 @end group
4643 @end smallexample
4644
4645 @noindent
4646 into
4647
4648 @smallexample
4649 @group
4650 jbsr _foobar
4651 movel d1,sp@@
4652 movel d0,sp@@-
4653 fmoved sp@@+,fp0
4654 @end group
4655 @end smallexample
4656
4657 @ignore
4658 @findex CC_REVERSED
4659 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
4660 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
4661 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
4662 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
4663 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
4664 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
4665 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
4666 and in this C code check the condition code status flags and change the
4667 assembler code as appropriate.
4668 @end ignore
4669
4670 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
4671 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
4672 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
4673 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
4674 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
4675 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
4676 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
4677 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
4678 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
4679
4680 @smallexample
4681 (define_insn "divmodsi4"
4682   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
4683         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
4684                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
4685    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
4686         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
4687   "TARGET_68020"
4688   "divsl%.l %2,%3:%0")
4689 @end smallexample
4690
4691 @noindent
4692 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
4693
4694 @smallexample
4695 (define_peephole
4696   [@dots{}
4697    (parallel
4698     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
4699           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
4700                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
4701      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
4702           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
4703    @dots{}]
4704   @dots{})
4705 @end smallexample
4706
4707 @node define_peephole2
4708 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
4709 @findex define_peephole2
4710
4711 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
4712 substitute one sequence of instructions for another sequence,
4713 what additional scratch registers may be needed and what their
4714 lifetimes must be.
4715
4716 @smallexample
4717 (define_peephole2
4718   [@var{insn-pattern-1}
4719    @var{insn-pattern-2}
4720    @dots{}]
4721   "@var{condition}"
4722   [@var{new-insn-pattern-1}
4723    @var{new-insn-pattern-2}
4724    @dots{}]
4725   "@var{preparation-statements}")
4726 @end smallexample
4727
4728 The definition is almost identical to @code{define_split}
4729 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
4730 single instruction, but a sequence of instructions.
4731
4732 It is possible to request additional scratch registers for use in the
4733 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
4734 will simply not match.
4735
4736 @findex match_scratch
4737 @findex match_dup
4738 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
4739 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
4740 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
4741 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
4742 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
4743 at which the register must be available.
4744
4745 Here is an example from the IA-32 machine description:
4746
4747 @smallexample
4748 (define_peephole2
4749   [(match_scratch:SI 2 "r")
4750    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4751                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
4752                      [(match_dup 0)
4753                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
4754               (clobber (reg:CC 17))])]
4755   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
4756   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
4757    (parallel [(set (match_dup 0)
4758                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
4759               (clobber (reg:CC 17))])]
4760   "")
4761 @end smallexample
4762
4763 @noindent
4764 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
4765 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
4766 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
4767 to be live only at the point just before the arithmetic.
4768
4769 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
4770 so here's a silly made-up example:
4771
4772 @smallexample
4773 (define_peephole2
4774   [(match_scratch:SI 4 "r")
4775    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
4776    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
4777    (match_dup 4)
4778    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
4779   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
4780   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
4781    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
4782    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
4783    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
4784   "")
4785 @end smallexample
4786
4787 @noindent
4788 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
4789 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
4790 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
4791
4792 @node Insn Attributes
4793 @section Instruction Attributes
4794 @cindex insn attributes
4795 @cindex instruction attributes
4796
4797 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
4798 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
4799 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
4800 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
4801 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
4802 to track the condition codes.
4803
4804 @menu
4805 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
4806 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
4807 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
4808 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
4809 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
4810 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
4811 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
4812 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
4813 @end menu
4814
4815 @node Defining Attributes
4816 @subsection Defining Attributes and their Values
4817 @cindex defining attributes and their values
4818 @cindex attributes, defining
4819
4820 @findex define_attr
4821 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
4822 by the target machine.  It looks like:
4823
4824 @smallexample
4825 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
4826 @end smallexample
4827
4828 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
4829
4830 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
4831 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
4832 indicate that the attribute takes numeric values.
4833
4834 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
4835 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
4836 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
4837 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
4838 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
4839
4840 @findex insn-attr.h
4841 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
4842 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
4843 specified for an attribute, the following are defined:
4844
4845 @itemize @bullet
4846 @item
4847 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
4848
4849 @item
4850 An enumeral class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
4851 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
4852 the attribute name and value are first converted to uppercase.
4853
4854 @item
4855 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
4856 returns the attribute value for that insn.
4857 @end itemize
4858
4859 For example, if the following is present in the @file{md} file:
4860
4861 @smallexample
4862 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
4863 @end smallexample
4864
4865 @noindent
4866 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
4867
4868 @smallexample
4869 #define HAVE_ATTR_type
4870 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
4871                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
4872 extern enum attr_type get_attr_type ();
4873 @end smallexample
4874
4875 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
4876 defined and the function to obtain the attribute's value will return
4877 @code{int}.
4878
4879 @node Expressions
4880 @subsection Attribute Expressions
4881 @cindex attribute expressions
4882
4883 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
4884 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
4885 Attribute value expressions must have one of the following forms:
4886
4887 @table @code
4888 @cindex @code{const_int} and attributes
4889 @item (const_int @var{i})
4890 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
4891 must be non-negative.
4892
4893 The value of a numeric attribute can be specified either with a
4894 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
4895 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
4896 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
4897 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
4898
4899 @cindex @code{const_string} and attributes
4900 @item (const_string @var{value})
4901 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
4902 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
4903 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
4904 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
4905 of a @code{define_attr}.
4906
4907 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
4908 must be a string containing a non-negative integer (normally
4909 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
4910 contain one of the valid values for the attribute.
4911
4912 @cindex @code{if_then_else} and attributes
4913 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
4914 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
4915 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
4916 otherwise it is @var{false-value}.
4917
4918 @cindex @code{cond} and attributes
4919 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
4920 The first operand of this expression is a vector containing an even
4921 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
4922 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
4923 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
4924 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
4925 expression is that of the @var{default} expression.
4926 @end table
4927
4928 @var{test} expressions can have one of the following forms:
4929
4930 @table @code
4931 @cindex @code{const_int} and attribute tests
4932 @item (const_int @var{i})
4933 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
4934
4935 @cindex @code{not} and attributes
4936 @cindex @code{ior} and attributes
4937 @cindex @code{and} and attributes
4938 @item (not @var{test})
4939 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
4940 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
4941 These tests are true if the indicated logical function is true.
4942
4943 @cindex @code{match_operand} and attributes
4944 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
4945 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
4946 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
4947 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
4948 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
4949 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
4950 string).
4951
4952 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
4953
4954 @cindex @code{le} and attributes
4955 @cindex @code{leu} and attributes
4956 @cindex @code{lt} and attributes
4957 @cindex @code{gt} and attributes
4958 @cindex @code{gtu} and attributes
4959 @cindex @code{ge} and attributes
4960 @cindex @code{geu} and attributes
4961 @cindex @code{ne} and attributes
4962 @cindex @code{eq} and attributes
4963 @cindex @code{plus} and attributes
4964 @cindex @code{minus} and attributes
4965 @cindex @code{mult} and attributes
4966 @cindex @code{div} and attributes
4967 @cindex @code{mod} and attributes
4968 @cindex @code{abs} and attributes
4969 @cindex @code{neg} and attributes
4970 @cindex @code{ashift} and attributes
4971 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
4972 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
4973 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
4974 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
4975 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
4976 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
4977 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
4978 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
4979 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
4980 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
4981 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
4982 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
4983 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
4984 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
4985 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
4986 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
4987 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
4988
4989 @findex get_attr
4990 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
4991 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
4992 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
4993 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
4994 variable.
4995
4996 @findex eq_attr
4997 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
4998 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
4999
5000 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
5001 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
5002 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
5003 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
5004 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
5005 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
5006 @emph{not} in the specified list.
5007
5008 For example,
5009
5010 @smallexample
5011 (eq_attr "type" "load,store")
5012 @end smallexample
5013
5014 @noindent
5015 is equivalent to
5016
5017 @smallexample
5018 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
5019 @end smallexample
5020
5021 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
5022 value of the compiler variable @code{which_alternative}
5023 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
5024 example,
5025
5026 @smallexample
5027 (eq_attr "alternative" "2,3")
5028 @end smallexample
5029
5030 @noindent
5031 is equivalent to
5032
5033 @smallexample
5034 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
5035      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
5036 @end smallexample
5037
5038 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
5039 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
5040 a particular pattern.  This is by far the most common case.
5041
5042 @findex attr_flag
5043 @item (attr_flag @var{name})
5044 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
5045 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
5046 scheduled.
5047
5048 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
5049 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
5050 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
5051 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
5052 if a conditional branch is expected to be taken.
5053
5054 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
5055 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
5056
5057 This example describes a conditional branch delay slot which
5058 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
5059 for backward branches which are not taken (annul-false).
5060
5061 @smallexample
5062 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
5063   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
5064    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
5065         (attr_flag "forward"))
5066    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
5067         (attr_flag "backward"))])
5068 @end smallexample
5069
5070 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
5071 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
5072
5073 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
5074 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
5075 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
5076 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
5077
5078 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
5079 meaning to other passes of the compiler.
5080
5081 @findex attr
5082 @item (attr @var{name})
5083 The value of another attribute is returned.  This is most useful
5084 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
5085 produce more efficient code for non-numeric attributes.
5086 @end table
5087
5088 @node Tagging Insns
5089 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
5090 @cindex tagging insns
5091 @cindex assigning attribute values to insns
5092
5093 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
5094 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
5095 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
5096 have an optional last argument to specify the values of attributes for
5097 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
5098 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
5099 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
5100 permits the specification of the values for only one or two attributes
5101 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
5102 next section.
5103
5104 The optional last argument of @code{define_insn} and
5105 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
5106 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
5107 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
5108 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
5109 second operand of the @code{set} is an attribute expression
5110 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
5111
5112 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
5113 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
5114 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
5115 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
5116 each alternative.
5117
5118 @findex set_attr
5119 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
5120 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
5121 specifying a string giving either a single attribute value or a list
5122 of attribute values, one for each alternative.
5123
5124 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
5125 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
5126
5127 @table @code
5128 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
5129 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
5130 or a string containing a comma-separated list giving the values for
5131 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
5132 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
5133
5134 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
5135 which case the attribute will assume its default value for insns matching
5136 that alternative.
5137
5138 @findex set_attr_alternative
5139 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
5140 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
5141 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
5142 tests on the @samp{alternative} attribute.
5143
5144 @findex attr
5145 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
5146 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
5147 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
5148 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
5149 @end table
5150
5151 The following shows three different ways of representing the same
5152 attribute value specification:
5153
5154 @smallexample
5155 (set_attr "type" "load,store,arith")
5156
5157 (set_attr_alternative "type"
5158                       [(const_string "load") (const_string "store")
5159                        (const_string "arith")])
5160
5161 (set (attr "type")
5162      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
5163             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
5164            (const_string "arith")))
5165 @end smallexample
5166
5167 @need 1000
5168 @findex define_asm_attributes
5169 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
5170 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
5171 statement.  It has the form:
5172
5173 @smallexample
5174 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
5175 @end smallexample
5176
5177 @noindent
5178 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
5179 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
5180
5181 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
5182 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
5183
5184 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
5185 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
5186 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
5187 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
5188 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
5189 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
5190 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
5191 of a single machine instruction.
5192
5193 @node Attr Example
5194 @subsection Example of Attribute Specifications
5195 @cindex attribute specifications example
5196 @cindex attribute specifications
5197
5198 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
5199 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
5200 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
5201 value.  This attribute is normally used only to define the default value
5202 for other attributes.  An example will clarify this usage.
5203
5204 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
5205 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
5206 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
5207 operations, floating point operations, and branches.
5208
5209 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
5210 the condition code and will limit ourselves to the following possible
5211 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
5212 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
5213 changed if the item previously set into the condition code has been
5214 modified.
5215
5216 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
5217
5218 @smallexample
5219 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
5220
5221 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
5222              (cond [(eq_attr "type" "load")
5223                         (const_string "change0")
5224                     (eq_attr "type" "store,branch")
5225                         (const_string "unchanged")
5226                     (eq_attr "type" "arith")
5227                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
5228                                       (const_string "set")
5229                                       (const_string "clobber"))]
5230                    (const_string "clobber")))
5231
5232 (define_insn ""
5233   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
5234         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
5235   ""
5236   "@@
5237    move %0,%1
5238    load %0,%1
5239    store %0,%1"
5240   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
5241 @end smallexample
5242
5243 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
5244 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
5245 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
5246 full-word result.
5247
5248 @node Insn Lengths
5249 @subsection Computing the Length of an Insn
5250 @cindex insn lengths, computing
5251 @cindex computing the length of an insn
5252
5253 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
5254 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
5255 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
5256 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @samp{length}
5257 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
5258 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
5259
5260 In the case of the @samp{length} attribute, two additional forms of
5261 arithmetic terms are allowed in test expressions:
5262
5263 @table @code
5264 @cindex @code{match_dup} and attributes
5265 @item (match_dup @var{n})
5266 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
5267 must be a @code{label_ref}.
5268
5269 @cindex @code{pc} and attributes
5270 @item (pc)
5271 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
5272 been more consistent with other usage to make this the address of the
5273 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
5274 current insn is to be computed.
5275 @end table
5276
5277 @cindex @code{addr_vec}, length of
5278 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
5279 For normal insns, the length will be determined by value of the
5280 @samp{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
5281 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
5282 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
5283
5284 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
5285
5286 The following macros can be used to refine the length computation:
5287
5288 @table @code
5289 @findex FIRST_INSN_ADDRESS
5290 @item FIRST_INSN_ADDRESS
5291 When the @code{length} insn attribute is used, this macro specifies the
5292 value to be assigned to the address of the first insn in a function.  If
5293 not specified, 0 is used.
5294
5295 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
5296 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
5297 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
5298 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
5299 that contains the initially computed length of the insn and should be
5300 updated with the correct length of the insn.
5301
5302 This macro will normally not be required.  A case in which it is
5303 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
5304 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
5305 may be required.
5306 @end table
5307
5308 @findex get_attr_length
5309 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
5310 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
5311 determine the form of the branch instruction to be written, as the
5312 example below illustrates.
5313
5314 As an example of the specification of variable-length branches, consider
5315 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
5316 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
5317 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
5318 sequence to load the address from memory and then branch to it.
5319
5320 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
5321 as follows:
5322
5323 @smallexample
5324 (define_insn "jump"
5325   [(set (pc)
5326         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
5327   ""
5328 @{
5329    return (get_attr_length (insn) == 4
5330            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
5331 @}
5332   [(set (attr "length")
5333         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
5334                       (const_int 4)
5335                       (const_int 6)))])
5336 @end smallexample
5337
5338 @node Constant Attributes
5339 @subsection Constant Attributes
5340 @cindex constant attributes
5341
5342 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
5343 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
5344 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
5345 used to specify which variety of processor is used.  For example,
5346
5347 @smallexample
5348 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
5349  (const
5350   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
5351          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
5352         (const_string "m88000"))))
5353
5354 (define_attr "memory" "fast,slow"
5355  (const
5356   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
5357                 (const_string "fast")
5358                 (const_string "slow"))))
5359 @end smallexample
5360
5361 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
5362 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
5363 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
5364 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
5365 forms involving insn attributes.
5366
5367 @node Delay Slots
5368 @subsection Delay Slot Scheduling
5369 @cindex delay slots, defining
5370
5371 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
5372 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
5373 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
5374 after the instruction are executed as if they were located before it.
5375 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
5376 the following instruction before the branch or call is performed.
5377
5378 On some machines, conditional branch instructions can optionally
5379 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
5380 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
5381 instructions that annul if the branch is true and instructions that
5382 annul if the branch is false are supported.
5383
5384 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
5385 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
5386 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
5387 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
5388 instruction scheduling.
5389
5390 @findex define_delay
5391 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
5392 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
5393
5394 @smallexample
5395 (define_delay @var{test}
5396               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
5397                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
5398                @dots{}])
5399 @end smallexample
5400
5401 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
5402 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
5403 required delay slots is determined by the length of the vector specified
5404 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
5405 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
5406 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
5407 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
5408 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
5409 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
5410
5411 For example, in the common case where branch and call insns require
5412 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
5413 call, the following would be placed in the @file{md} file:
5414
5415 @smallexample
5416 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
5417               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
5418 @end smallexample
5419
5420 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
5421 case, each such expression specifies different delay slot requirements
5422 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
5423 expressions are both true.
5424
5425 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
5426 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
5427 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
5428 branch is true, we might represent this as follows:
5429
5430 @smallexample
5431 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
5432    [(eq_attr "type" "!branch,call")
5433     (eq_attr "type" "!branch,call")
5434     (nil)])
5435
5436 (define_delay (eq_attr "type" "call")
5437               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
5438                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
5439 @end smallexample
5440 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
5441
5442 @node Processor pipeline description
5443 @subsection Specifying processor pipeline description
5444 @cindex processor pipeline description
5445 @cindex processor functional units
5446 @cindex instruction latency time
5447 @cindex interlock delays
5448 @cindex data dependence delays
5449 @cindex reservation delays
5450 @cindex pipeline hazard recognizer
5451 @cindex automaton based pipeline description
5452 @cindex regular expressions
5453 @cindex deterministic finite state automaton
5454 @cindex automaton based scheduler
5455 @cindex RISC
5456 @cindex VLIW
5457
5458 To achieve better performance, most modern processors
5459 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
5460 processors) have many @dfn{functional units} on which several
5461 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
5462 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
5463 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
5464 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
5465 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g. for some
5466 MIPS processors).
5467
5468 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
5469 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
5470 latency time}.  The instruction execution is not started until all
5471 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
5472 complex cases when the instruction execution starts even when the data
5473 are not available but will be ready in given time after the
5474 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
5475 account is simple.  The data dependence (true, output, and
5476 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
5477 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
5478 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
5479 means that two instructions under execution will be in need of shared
5480 processors resources, i.e. buses, internal registers, and/or
5481 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
5482 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
5483 processors.
5484
5485 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
5486 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
5487 instruction scheduler has to have an adequate description of the
5488 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  Currently GCC 
5489 provides two alternative ways to describe processor parallelism,
5490 both described below.  The first method is outlined in the next section;
5491 it was once the only method provided by GCC, and thus is used in a number
5492 of exiting ports.  The second, and preferred method, specifies functional
5493 unit reservations for groups of instructions with the aid of @dfn{regular
5494 expressions}.  This is called the @dfn{automaton based description}.    
5495
5496 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
5497 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
5498 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
5499 automatically generated from the processor pipeline description.  The
5500 pipeline hazard recognizer generated from the automaton based
5501 description is more sophisticated and based on a deterministic finite
5502 state automaton (@acronym{DFA}) and therefore faster than one
5503 generated from the old description.  Furthermore, its speed is not dependent
5504 on processor complexity.  The instruction issue is possible if there is
5505 a transition from one automaton state to another one.
5506
5507 You can use either model to describe processor pipeline
5508 characteristics or even mix them.  You could use the old description
5509 for some processor submodels and the @acronym{DFA}-based one for other
5510 processor submodels.
5511
5512 In general, using the automaton based description is preferred.  Its
5513 model is richer and makes it possible to more accurately describe
5514 pipeline characteristics of processors, which results in improved
5515 code quality (although sometimes only marginally).  It will also be
5516 used as an infrastructure to implement sophisticated and practical
5517 instruction scheduling which will try many instruction sequences to
5518 choose the best one.
5519
5520
5521 @menu
5522 * Old pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
5523 * Automaton pipeline description:: Describing insn pipeline characteristics.
5524 * Comparison of the two descriptions:: Drawbacks of the old pipeline description
5525 @end menu
5526
5527 @node Old pipeline description
5528 @subsubsection Specifying Function Units
5529 @cindex old pipeline description
5530 @cindex function units, for scheduling
5531
5532 On most @acronym{RISC} machines, there are instructions whose results
5533 are not available for a specific number of cycles.  Common cases are
5534 instructions that load data from memory.  On many machines, a pipeline
5535 stall will result if the data is referenced too soon after the load
5536 instruction.
5537
5538 In addition, many newer microprocessors have multiple function units, usually
5539 one for integer and one for floating point, and often will incur pipeline
5540 stalls when a result that is needed is not yet ready.
5541
5542 The descriptions in this section allow the specification of how much
5543 time must elapse between the execution of an instruction and the time
5544 when its result is used.  It also allows specification of when the
5545 execution of an instruction will delay execution of similar instructions
5546 due to function unit conflicts.
5547
5548 For the purposes of the specifications in this section, a machine is
5549 divided into @dfn{function units}, each of which execute a specific
5550 class of instructions in first-in-first-out order.  Function units
5551 that accept one instruction each cycle and allow a result to be used
5552 in the succeeding instruction (usually via forwarding) need not be
5553 specified.  Classic @acronym{RISC} microprocessors will normally have
5554 a single function unit, which we can call @samp{memory}.  The newer
5555 ``superscalar'' processors will often have function units for floating
5556 point operations, usually at least a floating point adder and
5557 multiplier.
5558
5559 @findex define_function_unit
5560 Each usage of a function units by a class of insns is specified with a
5561 @code{define_function_unit} expression, which looks like this:
5562
5563 @smallexample
5564 (define_function_unit @var{name} @var{multiplicity} @var{simultaneity}
5565                       @var{test} @var{ready-delay} @var{issue-delay}
5566                      [@var{conflict-list}])
5567 @end smallexample
5568
5569 @var{name} is a string giving the name of the function unit.
5570
5571 @var{multiplicity} is an integer specifying the number of identical
5572 units in the processor.  If more than one unit is specified, they will
5573 be scheduled independently.  Only truly independent units should be
5574 counted; a pipelined unit should be specified as a single unit.  (The
5575 only common example of a machine that has multiple function units for a
5576 single instruction class that are truly independent and not pipelined
5577 are the two multiply and two increment units of the CDC 6600.)
5578
5579 @var{simultaneity} specifies the maximum number of insns that can be
5580 executing in each instance of the function unit simultaneously or zero
5581 if the unit is pipelined and has no limit.
5582
5583 All @code{define_function_unit} definitions referring to function unit
5584 @var{name} must have the same name and values for @var{multiplicity} and
5585 @var{simultaneity}.
5586
5587 @var{test} is an attribute test that selects the insns we are describing
5588 in this definition.  Note that an insn may use more than one function
5589 unit and a function unit may be specified in more than one
5590 @code{define_function_unit}.
5591
5592 @var{ready-delay} is an integer that specifies the number of cycles
5593 after which the result of the instruction can be used without
5594 introducing any stalls.
5595
5596 @var{issue-delay} is an integer that specifies the number of cycles
5597 after the instruction matching the @var{test} expression begins using
5598 this unit until a subsequent instruction can begin.  A cost of @var{N}
5599 indicates an @var{N-1} cycle delay.  A subsequent instruction may also
5600 be delayed if an earlier instruction has a longer @var{ready-delay}
5601 value.  This blocking effect is computed using the @var{simultaneity},
5602 @var{ready-delay}, @var{issue-delay}, and @var{conflict-list} terms.
5603 For a normal non-pipelined function unit, @var{simultaneity} is one, the
5604 unit is taken to block for the @var{ready-delay} cycles of the executing
5605 insn, and smaller values of @var{issue-delay} are ignored.
5606
5607 @var{conflict-list} is an optional list giving detailed conflict costs
5608 for this unit.  If specified, it is a list of condition test expressions
5609 to be applied to insns chosen to execute in @var{name} following the
5610 particular insn matching @var{test} that is already executing in
5611 @var{name}.  For each insn in the list, @var{issue-delay} specifies the
5612 conflict cost; for insns not in the list, the cost is zero.  If not
5613 specified, @var{conflict-list} defaults to all instructions that use the
5614 function unit.
5615
5616 Typical uses of this vector are where a floating point function unit can
5617 pipeline either single- or double-precision operations, but not both, or
5618 where a memory unit can pipeline loads, but not stores, etc.
5619
5620 As an example, consider a classic @acronym{RISC} machine where the
5621 result of a load instruction is not available for two cycles (a single
5622 ``delay'' instruction is required) and where only one load instruction
5623 can be executed simultaneously.  This would be specified as:
5624
5625 @smallexample
5626 (define_function_unit "memory" 1 1 (eq_attr "type" "load") 2 0)
5627 @end smallexample
5628
5629 For the case of a floating point function unit that can pipeline either
5630 single or double precision, but not both, the following could be specified:
5631
5632 @smallexample
5633 (define_function_unit
5634    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "sp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "dp_fp")])
5635 (define_function_unit
5636    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "dp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "sp_fp")])
5637 @end smallexample
5638
5639 @strong{Note:} The scheduler attempts to avoid function unit conflicts
5640 and uses all the specifications in the @code{define_function_unit}
5641 expression.  It has recently come to our attention that these
5642 specifications may not allow modeling of some of the newer
5643 ``superscalar'' processors that have insns using multiple pipelined
5644 units.  These insns will cause a potential conflict for the second unit
5645 used during their execution and there is no way of representing that
5646 conflict.  We welcome any examples of how function unit conflicts work
5647 in such processors and suggestions for their representation.
5648
5649 @node Automaton pipeline description
5650 @subsubsection Describing instruction pipeline characteristics
5651 @cindex automaton based pipeline description
5652
5653 This section describes constructions of the automaton based processor
5654 pipeline description.  The order of constructions within the machine
5655 description file is not important.
5656
5657 @findex define_automaton
5658 @cindex pipeline hazard recognizer
5659 The following optional construction describes names of automata
5660 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
5661 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
5662 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
5663 units to the automata, the total size of the automata is usually 
5664 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
5665 construction, only one finite state automaton is generated.
5666
5667 @smallexample
5668 (define_automaton @var{automata-names})
5669 @end smallexample
5670
5671 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
5672 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
5673 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
5674 @code{define_query_cpu_unit}.
5675
5676 @findex define_cpu_unit
5677 @cindex processor functional units
5678 Each processor functional unit used in the description of instruction
5679 reservations should be described by the following construction.
5680
5681 @smallexample
5682 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
5683 @end smallexample
5684
5685 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
5686 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
5687 for other goals.
5688
5689 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
5690 which the unit is bound.  The automaton should be described in
5691 construction @code{define_automaton}.  You should give
5692 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
5693
5694 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
5695 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
5696 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
5697 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
5698 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
5699 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
5700 description of the subsequent constructions.
5701
5702 @findex define_query_cpu_unit
5703 @cindex querying function unit reservations
5704 The following construction describes CPU functional units analogously
5705 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
5706 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
5707 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
5708 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
5709 be used for future code generation goals (e.g. to generate
5710 @acronym{VLIW} insn templates).
5711
5712 @smallexample
5713 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
5714 @end smallexample
5715
5716 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
5717 separated by commas.
5718
5719 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
5720 which the unit is bound.
5721
5722 @findex define_insn_reservation
5723 @cindex instruction latency time
5724 @cindex regular expressions
5725 @cindex data bypass
5726 The following construction is the major one to describe pipeline
5727 characteristics of an instruction.
5728
5729 @smallexample
5730 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
5731                          @var{condition} @var{regexp})
5732 @end smallexample
5733
5734 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
5735 instruction.  There is an important difference between the old
5736 description and the automaton based pipeline description.  The latency
5737 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
5738 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
5739 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
5740 zero and the cost of output dependencies is the difference between
5741 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
5742 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
5743 change the default costs for any description by using the target hook
5744 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
5745
5746 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
5747 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
5748 the automaton description file generated for debugging.  The internal
5749 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
5750 good practice to use insn classes described in the processor manual.
5751
5752 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
5753 construction.  You should remember that you will be in trouble if
5754 @var{condition} for two or more different
5755 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
5756 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
5757 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
5758 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
5759 the same value is quite difficult (especially if the conditions
5760 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
5761 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
5762 recognizer considerably.
5763
5764 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
5765 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
5766 expression according to the following syntax:
5767
5768 @smallexample
5769        regexp = regexp "," oneof
5770               | oneof
5771
5772        oneof = oneof "|" allof
5773              | allof
5774
5775        allof = allof "+" repeat
5776              | repeat
5777  
5778        repeat = element "*" number
5779               | element
5780
5781        element = cpu_function_unit_name
5782                | reservation_name
5783                | result_name
5784                | "nothing"
5785                | "(" regexp ")"
5786 @end smallexample
5787
5788 @itemize @bullet
5789 @item
5790 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
5791 the reservation.
5792
5793 @item
5794 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
5795 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
5796 regular expression @strong{or} etc.
5797
5798 @item
5799 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
5800 regular expression @strong{and} a reservation described by the
5801 second regular expression @strong{and} etc.
5802
5803 @item
5804 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
5805 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
5806 advancing (see @samp{,}).
5807
5808 @item
5809 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
5810 functional unit.
5811
5812 @item
5813 @samp{reservation_name} --- see description of construction
5814 @samp{define_reservation}.
5815
5816 @item
5817 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
5818 @end itemize
5819
5820 @findex define_reservation
5821 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
5822 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
5823 the common part by the following construction
5824
5825 @smallexample
5826 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
5827 @end smallexample
5828
5829 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
5830 Functional unit names and reservation names are in the same name
5831 space.  So the reservation names should be different from the
5832 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
5833
5834 @findex define_bypass
5835 @cindex instruction latency time
5836 @cindex data bypass
5837 The following construction is used to describe exceptions in the
5838 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
5839
5840 @smallexample
5841 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
5842                [@var{guard}])
5843 @end smallexample
5844
5845 @var{number} defines when the result generated by the instructions
5846 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
5847 instructions given in string @var{in_insn_names}.  The instructions in
5848 the string are separated by commas.
5849
5850 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
5851 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
5852 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
5853 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
5854 recognize complicated bypasses, e.g. when the consumer is only an address
5855 of insn @samp{store} (not a stored value).
5856
5857 @findex exclusion_set
5858 @findex presence_set
5859 @findex final_presence_set
5860 @findex absence_set
5861 @findex final_absence_set
5862 @cindex VLIW
5863 @cindex RISC
5864 The following five constructions are usually used to describe
5865 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
5866 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
5867 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
5868
5869 @smallexample
5870 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
5871 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
5872 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
5873 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
5874 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
5875 @end smallexample
5876
5877 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
5878 separated by commas.
5879
5880 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
5881 separated by comma.  Currently pattern is is one unit or units
5882 separated by white-spaces.
5883
5884 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
5885 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
5886 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
5887 example, the construction is useful for describing processors
5888 (e.g. some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
5889 functional unit which can execute simultaneously only single floating
5890 point insns or only double floating point insns.
5891
5892 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
5893 functional unit in the first string can not be reserved unless at
5894 least one of pattern of units whose names are in the second string is
5895 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
5896 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
5897 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
5898 construction
5899
5900 @smallexample
5901 (presence_set "slot1" "slot0")
5902 @end smallexample
5903
5904 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
5905 reservation.  In this case we could write
5906
5907 @smallexample
5908 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
5909 @end smallexample
5910
5911 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
5912 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
5913 done.  When an instruction is issued in given automaton state
5914 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
5915 state is changed.  The first state is a source state, the second one
5916 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
5917 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
5918 done on the result reservation.  This construction is useful to
5919 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
5920 For example, if we use
5921
5922 @smallexample
5923 (presence_set "slot1" "slot0")
5924 @end smallexample
5925
5926 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
5927 @samp{slot0} which is absent in the source state).
5928
5929 @smallexample
5930 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
5931 @end smallexample
5932
5933 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
5934
5935 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
5936 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
5937 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
5938 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
5939 this one but it is symmetric).  For example, it is useful for
5940 description that @acronym{VLIW} @samp{slot0} can not be reserved after
5941 @samp{slot1} or @samp{slot2} reservation.  We could describe it by the
5942 following construction
5943
5944 @smallexample
5945 (absence_set "slot2" "slot0, slot1")
5946 @end smallexample
5947
5948 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
5949 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
5950 this case we could write
5951
5952 @smallexample
5953 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
5954 @end smallexample
5955
5956 All functional units mentioned in a set should belong to the same
5957 automaton.
5958
5959 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
5960 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
5961 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
5962
5963 @findex automata_option
5964 @cindex deterministic finite state automaton
5965 @cindex nondeterministic finite state automaton
5966 @cindex finite state automaton minimization
5967 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
5968 the following construction.
5969
5970 @smallexample
5971 (automata_option @var{options})
5972 @end smallexample
5973
5974 @var{options} is a string giving options which affect the generated
5975 code.  Currently there are the following options:
5976
5977 @itemize @bullet
5978 @item
5979 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
5980 only worth to do when we are debugging the description and need to
5981 look more accurately at reservations of states.
5982
5983 @item
5984 @dfn{time} means printing additional time statistics about
5985 generation of automata.
5986
5987 @item
5988 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
5989 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
5990 verification and debugging.
5991
5992 @item
5993 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
5994 non-critical errors.
5995
5996 @item
5997 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
5998 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
5999 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
6000 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
6001 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
6002 may be rejected by reservations in the subsequent insns.  You can not
6003 query functional unit reservations in nondeterministic automaton
6004 states.
6005 @end itemize
6006
6007 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
6008 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
6009 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
6010 the following functional units.
6011
6012 @smallexample
6013 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
6014 (define_cpu_unit "port0, port1")
6015 @end smallexample
6016
6017 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
6018 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
6019 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
6020 are issued into the second pipeline.  Integer division and
6021 multiplication insns can be executed only in the second integer
6022 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
6023 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e. the subsequent
6024 integer division insn can not be issued until the current division
6025 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
6026 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
6027 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
6028 incurred.  To describe all of this we could specify
6029
6030 @smallexample
6031 (define_cpu_unit "div")
6032
6033 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
6034                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
6035
6036 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
6037                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
6038
6039 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
6040                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
6041
6042 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
6043                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
6044
6045 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
6046 @end smallexample
6047
6048 To simplify the description we could describe the following reservation
6049
6050 @smallexample
6051 (define_reservation "finish" "port0|port1")
6052 @end smallexample
6053
6054 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
6055 construction
6056
6057 @smallexample
6058 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
6059                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
6060 @end smallexample
6061
6062
6063 @node Comparison of the two descriptions
6064 @subsubsection Drawbacks of the old pipeline description
6065 @cindex old pipeline description
6066 @cindex automaton based pipeline description
6067 @cindex processor functional units
6068 @cindex interlock delays
6069 @cindex instruction latency time
6070 @cindex pipeline hazard recognizer
6071 @cindex data bypass
6072
6073 The old instruction level parallelism description and the pipeline
6074 hazards recognizer based on it have the following drawbacks in
6075 comparison with the @acronym{DFA}-based ones:
6076   
6077 @itemize @bullet
6078 @item
6079 Each functional unit is believed to be reserved at the instruction
6080 execution start.  This is a very inaccurate model for modern
6081 processors.
6082
6083 @item
6084 An inadequate description of instruction latency times.  The latency
6085 time is bound with a functional unit reserved by an instruction not
6086 with the instruction itself.  In other words, the description is
6087 oriented to describe at most one unit reservation by each instruction.
6088 It also does not permit to describe special bypasses between
6089 instruction pairs.
6090
6091 @item
6092 The implementation of the pipeline hazard recognizer interface has
6093 constraints on number of functional units.  This is a number of bits
6094 in integer on the host machine.
6095
6096 @item
6097 The interface to the pipeline hazard recognizer is more complex than
6098 one to the automaton based pipeline recognizer.
6099
6100 @item
6101 An unnatural description when you write a unit and a condition which
6102 selects instructions using the unit.  Writing all unit reservations
6103 for an instruction (an instruction class) is more natural.
6104
6105 @item
6106 The recognition of the interlock delays has a slow implementation.  The GCC
6107 scheduler supports structures which describe the unit reservations.
6108 The more functional units a processor has, the slower its pipeline hazard
6109 recognizer will be.  Such an implementation would become even slower when we
6110 allowed to
6111 reserve functional units not only at the instruction execution start.
6112 In an automaton based pipeline hazard recognizer, speed is not dependent
6113 on processor complexity.
6114 @end itemize
6115
6116 @node Conditional Execution
6117 @section Conditional Execution
6118 @cindex conditional execution
6119 @cindex predication
6120
6121 A number of architectures provide for some form of conditional
6122 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
6123 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
6124 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
6125 can be quite tedious to describe these forms directly in the
6126 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
6127
6128 @findex define_cond_exec
6129 @smallexample
6130 (define_cond_exec
6131   [@var{predicate-pattern}]
6132   "@var{condition}"
6133   "@var{output-template}")
6134 @end smallexample
6135
6136 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
6137 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
6138 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
6139 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
6140 alternative.
6141
6142 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
6143 pattern to match.
6144
6145 @findex current_insn_predicate
6146 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
6147 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
6148 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
6149 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
6150 In order to handle the general case, there is a global variable
6151 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
6152 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
6153
6154 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
6155 the @code{predicable} instruction attribute is made.
6156 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be boolean (i.e.@: have
6157 exactly two elements in its @var{list-of-values}).  Further, it must
6158 not be used with complex expressions.  That is, the default and all
6159 uses in the insns must be a simple constant, not dependent on the
6160 alternative or anything else.
6161
6162 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
6163 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
6164 generated that matches a predicated version of the instruction.
6165 For example,
6166
6167 @smallexample
6168 (define_insn "addsi"
6169   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
6170         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
6171                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
6172   "@var{test1}"
6173   "add %2,%1,%0")
6174
6175 (define_cond_exec
6176   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
6177        (const_int 0))]
6178   "@var{test2}"
6179   "(%0)")
6180 @end smallexample
6181
6182 @noindent
6183 generates a new pattern
6184
6185 @smallexample
6186 (define_insn ""
6187   [(cond_exec
6188      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
6189      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
6190           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
6191                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
6192   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
6193   "(%3) add %2,%1,%0")
6194 @end smallexample
6195
6196 @node Constant Definitions
6197 @section Constant Definitions
6198 @cindex constant definitions
6199 @findex define_constants
6200
6201 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
6202 can be a maintenance problem.
6203
6204 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
6205 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
6206 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
6207 if the corresponding value had been written instead.  You may use
6208 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
6209 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
6210 a different value.
6211
6212 To come back to the a29k load multiple example, instead of
6213
6214 @smallexample
6215 (define_insn ""
6216   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
6217      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
6218            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
6219       (use (reg:SI 179))
6220       (clobber (reg:SI 179))])]
6221   ""
6222   "loadm 0,0,%1,%2")
6223 @end smallexample
6224
6225 You could write:
6226
6227 @smallexample
6228 (define_constants [
6229     (R_BP 177)
6230     (R_FC 178)
6231     (R_CR 179)
6232     (R_Q  180)
6233 ])
6234
6235 (define_insn ""
6236   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
6237      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
6238            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
6239       (use (reg:SI R_CR))
6240       (clobber (reg:SI R_CR))])]
6241   ""
6242   "loadm 0,0,%1,%2")
6243 @end smallexample
6244
6245 The constants that are defined with a define_constant are also output
6246 in the insn-codes.h header file as #defines.
6247 @end ifset