f2c25c2a45d4b02f900dafa32ed076e6c9d87882
[dragonfly.git] / contrib / gcc-5.0 / gcc / doc / md.texi
1 @c Copyright (C) 1988-2015 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
4
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
9
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
12
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
18
19 See the next chapter for information on the C header file.
20
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
53
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
56
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
58
59 @enumerate
60
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
63
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
67
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
71
72 @end enumerate
73
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
82
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
91
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
96
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
101
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
106
107 @findex define_insn
108 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
109 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
110 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
111 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
112 template or C code to generate the assembler output.
113
114 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
115
116 @enumerate
117 @item
118 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
119 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
120 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
121 the instruction patterns with those names, if the names are defined
122 in the machine description.
123
124 The absence of a name is indicated by writing an empty string
125 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
126 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
127 to be combined later on.
128
129 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
130 effect; they are equivalent to no name at all.
131
132 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
133 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
134 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
135 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
136 @samp{*} character are not required to be unique.
137
138 @item
139 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
140 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
141 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
142 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
143 operands of the instruction.
144
145 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
146 @code{parallel} expression.
147
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
152 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
153 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
154 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
155 as always @code{true}.
156
157 @cindex named patterns and conditions
158 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
159 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
160 needs to test these conditions during initialization in order to learn
161 exactly which named instructions are available in a particular run.
162
163 @findex operands
164 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
165 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
166 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
167 @code{operands}.
168
169 For an insn where the condition has once matched, it
170 cannot later be used to control register allocation by excluding
171 certain register or value combinations.
172
173 @item
174 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
175 a string, or a fragment of C code which returns a string.
176
177 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
178 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
179
180 @item
181 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
182 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
183 @end enumerate
184
185 @node Example
186 @section Example of @code{define_insn}
187 @cindex @code{define_insn} example
188
189 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
190 description for the 68000/68020.
191
192 @smallexample
193 (define_insn "tstsi"
194   [(set (cc0)
195         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
196   ""
197   "*
198 @{
199   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
200     return \"tstl %0\";
201   return \"cmpl #0,%0\";
202 @}")
203 @end smallexample
204
205 @noindent
206 This can also be written using braced strings:
207
208 @smallexample
209 (define_insn "tstsi"
210   [(set (cc0)
211         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
212   ""
213 @{
214   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
215     return "tstl %0";
216   return "cmpl #0,%0";
217 @})
218 @end smallexample
219
220 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
221 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
222 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
223 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
224 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
225 to do so can be constructed using this pattern.
226
227 The output control string is a piece of C code which chooses which
228 output template to return based on the kind of operand and the specific
229 type of CPU for which code is being generated.
230
231 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
232
233 @node RTL Template
234 @section RTL Template
235 @cindex RTL insn template
236 @cindex generating insns
237 @cindex insns, generating
238 @cindex recognizing insns
239 @cindex insns, recognizing
240
241 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
242 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
243 says how to construct an insn from specified operands.
244
245 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
246 template.  Matching involves determining the values that serve as the
247 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
248 controlled by special expression types that direct matching and
249 substitution of the operands.
250
251 @table @code
252 @findex match_operand
253 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
254 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
255 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
256 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
257 appears at this position in the insn will be taken as operand
258 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
259 pattern will not match at all.
260
261 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
262 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
263 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
264 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
265 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
266 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
267 other operand numbers.
268
269 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
270 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
271 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
272 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
273 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
274 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
275 returns zero, this instruction pattern fails to match.
276 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
277 done on the operand, so anything which occurs in this position is
278 valid.
279
280 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
281 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
282 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
283 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
284 @code{VOIDmode}.
285
286 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
287 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
288 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
289
290 People are often unclear on the difference between the constraint and the
291 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
292 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
293 controls various decisions in the case of an insn which does match.
294
295 @findex match_scratch
296 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
297 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
298 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
299 expression.
300
301 When matching patterns, this is equivalent to
302
303 @smallexample
304 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
305 @end smallexample
306
307 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
308 expression.
309
310 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
311 expressions whose operands are either a hard register or
312 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
313 necessary.  @xref{Side Effects}.
314
315 @findex match_dup
316 @item (match_dup @var{n})
317 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
318 It is used when the operand needs to appear more than once in the
319 insn.
320
321 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
322 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
323 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
324 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
325 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
326 identical-looking expression.
327
328 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
329 a particular register is being used for two operands (example:
330 @code{add} that adds one register to another; the second register is
331 both an input operand and the output operand).  Use a matching
332 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
333 operand is used in two places in the template, such as an instruction
334 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
335 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
336 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
337
338 @findex match_operator
339 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
340 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
341 code.
342
343 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
344 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
345 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
346
347 When matching an expression, it matches an expression if the function
348 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
349 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
350
351 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
352 follows, to match any expression whose operator is one of the
353 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
354
355 @smallexample
356 int
357 commutative_integer_operator (x, mode)
358      rtx x;
359      machine_mode mode;
360 @{
361   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
362   if (GET_MODE (x) != mode)
363     return 0;
364   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
365           || code == EQ || code == NE);
366 @}
367 @end smallexample
368
369 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
370 of a commutative operator applied to two general operands:
371
372 @smallexample
373 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
374   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
375    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
376 @end smallexample
377
378 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
379 because the expressions to be matched all contain two operands.
380
381 When this pattern does match, the two operands of the commutative
382 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
383 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
384 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
385 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
386
387 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
388 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
389 predicate function, and that function is solely responsible for
390 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
391
392 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
393 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
394 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
395 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
396 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
397 only its expression code matters.
398
399 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
400 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
401 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
402 register allocation because the register allocator often looks at
403 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
404
405 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
406 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
407 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
408 However, if parts of its @var{operands} are matched by
409 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
410 their own.
411
412 @findex match_op_dup
413 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
414 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
415 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
416 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
417 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
418 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
419 recognition template, and it matches only an identical-looking
420 expression.
421
422 @findex match_parallel
423 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
424 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
425 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
426 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
427
428 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
429 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
430 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
431 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
432 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
433 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
434 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
435 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
436 those listed in the @code{match_parallel}.
437
438 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
439 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
440 in a @code{parallel}.  For example,
441
442 @smallexample
443 (define_insn ""
444   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
445      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
446            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
447       (use (reg:SI 179))
448       (clobber (reg:SI 179))])]
449   ""
450   "loadm 0,0,%1,%2")
451 @end smallexample
452
453 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
454 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
455 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
456 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
457 registers and memory locations.
458
459 An insn that matches this pattern might look like:
460
461 @smallexample
462 (parallel
463  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
464   (use (reg:SI 179))
465   (clobber (reg:SI 179))
466   (set (reg:SI 21)
467        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
468                         (const_int 4))))
469   (set (reg:SI 22)
470        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
471                         (const_int 8))))])
472 @end smallexample
473
474 @findex match_par_dup
475 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
476 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
477 @code{match_operator}.
478
479 @end table
480
481 @node Output Template
482 @section Output Templates and Operand Substitution
483 @cindex output templates
484 @cindex operand substitution
485
486 @cindex @samp{%} in template
487 @cindex percent sign
488 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
489 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
490 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
491 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
492 identify places where different variants of the assembler require
493 different syntax.
494
495 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
496 operand @var{n} at that point in the string.
497
498 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
499 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
500 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
501 additional letters with nonstandard meanings.
502
503 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
504 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
505 operand.
506
507 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
508 the constant is negated before printing.
509
510 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
511 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
512 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
513 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
514 as if it were a memory reference.
515
516 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
517 instruction.
518
519 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
520 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
521 referred to more than once in a single template that generates multiple
522 assembler instructions.
523
524 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
525 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
526 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
527 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
528 which punctuation characters are valid with the
529 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
530
531 @cindex \
532 @cindex backslash
533 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
534 for the instructions, with @samp{\;} between them.
535
536 @cindex matching operands
537 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
538 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
539 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
540 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
541 operand.
542
543 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
544 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
545 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
546 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
547 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
548 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
549 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
550 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
551 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
552 it to do nothing.
553
554 @cindex @code{#} in template
555 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
556 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
557 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
558 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
559 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
560 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
561 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
562 instructions.
563
564 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
565 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
566 describe multiple variants of assembler language syntax.
567 @xref{Instruction Output}.
568
569 @node Output Statement
570 @section C Statements for Assembler Output
571 @cindex output statements
572 @cindex C statements for assembler output
573 @cindex generating assembler output
574
575 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
576 assembler code for all the cases that are recognized by a single
577 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
578 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
579 machine instructions.
580
581 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
582 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
583 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
584 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
585 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
586 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
587 might write this pattern:
588
589 @smallexample
590 (define_insn "addsi3"
591   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
592         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
593                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
594   ""
595   "@@
596    addr %2,%0
597    addm %2,%0")
598 @end smallexample
599
600 @cindex @code{*} in template
601 @cindex asterisk in template
602 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
603 output template but rather a piece of C program that should compute a
604 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
605 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
606 require doublequote characters to delimit them.  To include these
607 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
608
609 If the output control string is written as a brace block instead of a
610 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
611 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
612 doublequotes surrounding C string literals.
613
614 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
615 is @code{rtx []}.
616
617 It is very common to select different ways of generating assembler code
618 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
619 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
620 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
621 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
622 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
623 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
624 values of those bits.
625
626 @findex output_asm_insn
627 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
628 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
629 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
630 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
631 that you declare locally and initialize yourself.
632
633 @findex which_alternative
634 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
635 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
636 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
637 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
638 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
639 etc.).
640
641 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
642 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
643 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
644
645 @smallexample
646 (define_insn ""
647   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
648         (const_int 0))]
649   ""
650   @{
651   return (which_alternative == 0
652           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
653   @})
654 @end smallexample
655
656 The example above, where the assembler code to generate was
657 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
658 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
659
660 @smallexample
661 @group
662 (define_insn ""
663   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
664         (const_int 0))]
665   ""
666   "@@
667    clrreg %0
668    clrmem %0")
669 @end group
670 @end smallexample
671
672 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
673 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
674
675 @smallexample
676 @group
677 (define_insn ""
678   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
679         (const_int 0))]
680   ""
681   "@@
682    clrreg %0
683    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
684    clrmem %0")
685 @end group
686 @end smallexample
687
688 @node Predicates
689 @section Predicates
690 @cindex predicates
691 @cindex operand predicates
692 @cindex operator predicates
693
694 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
695 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
696 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
697 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
698 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
699 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
700 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
701 that end in @samp{_operator}.
702
703 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
704 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
705 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
706 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
707 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
708 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
709 functions; this can be useful in output templates or other
710 machine-specific code.
711
712 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
713 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
714 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
715 better code if the predicates specify the requirements of the machine
716 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
717 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
718 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
719 in the extra condition.
720
721 @cindex predicates and machine modes
722 @cindex normal predicates
723 @cindex special predicates
724 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
725 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
726 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
727 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
728 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
729 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
730 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
731 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
732 constant will fit in the requested mode.
733
734 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
735 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
736 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
737 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
738 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
739 without specifying a mode.
740
741 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
742 are called @dfn{special}.  The generic predicates
743 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
744 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
745 diagnosis when special predicates are used.
746
747 @menu
748 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
749 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
750                                     functions.
751 @end menu
752
753 @node Machine-Independent Predicates
754 @subsection Machine-Independent Predicates
755 @cindex machine-independent predicates
756 @cindex generic predicates
757
758 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
759 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
760 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
761
762 @defun immediate_operand
763 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
764 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
765 must be constant.
766 @end defun
767
768 @defun const_int_operand
769 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
770 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
771 does not allow a symbol or label.
772 @end defun
773
774 @defun const_double_operand
775 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
776 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
777 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
778 constants.
779 @end defun
780
781 @noindent
782 The second category of predicates allow only some kind of machine
783 register.
784
785 @defun register_operand
786 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
787 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
788 instruction operands on a RISC machine.
789 @end defun
790
791 @defun pmode_register_operand
792 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
793 a limitation in the machine-description reader.
794
795 @smallexample
796 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
797 @end smallexample
798
799 @noindent
800 means exactly what
801
802 @smallexample
803 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
804 @end smallexample
805
806 @noindent
807 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
808 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
809 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
810 options.  @xref{Misc}.
811 @end defun
812
813 @defun scratch_operand
814 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
815 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
816 it should not be used directly.
817 @end defun
818
819 @noindent
820 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
821
822 @defun memory_operand
823 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
824 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
825 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
826 @end defun
827
828 @defun address_operand
829 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
830 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
831 @var{mode}, again determined by the weak form of
832 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
833 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
834 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
835 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
836 the mode @var{mode}.
837 @end defun
838
839 @defun indirect_operand
840 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
841 memory references with a @code{general_operand} as the address
842 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
843 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
844 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
845 different requirements for memory operands for different instructions,
846 it is better to define target-specific predicates which enforce the
847 hardware's requirements explicitly.
848 @end defun
849
850 @defun push_operand
851 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
852 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
853 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
854 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
855 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
856 @end defun
857
858 @defun pop_operand
859 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
860 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
861 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
862 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
863 @end defun
864
865 @noindent
866 The fourth category of predicates allow some combination of the above
867 operands.
868
869 @defun nonmemory_operand
870 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
871 @end defun
872
873 @defun nonimmediate_operand
874 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
875 @end defun
876
877 @defun general_operand
878 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
879 valid for @var{mode}.
880 @end defun
881
882 @noindent
883 Finally, there are two generic operator predicates.
884
885 @defun comparison_operator
886 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
887 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
888 expression code.
889 @end defun
890
891 @defun ordered_comparison_operator
892 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
893 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
894 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
895 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
896 @code{ge}, @code{geu}.
897 @end defun
898
899 @node Defining Predicates
900 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
901 @cindex defining predicates
902 @findex define_predicate
903 @findex define_special_predicate
904
905 Many machines have requirements for their operands that cannot be
906 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
907 additional predicates using @code{define_predicate} and
908 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
909 three operands:
910
911 @itemize @bullet
912 @item
913 The name of the predicate, as it will be referred to in
914 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
915
916 @item
917 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
918 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
919 the following RTL codes:
920
921 @table @code
922 @item MATCH_OPERAND
923 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
924 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
925 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
926 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
927 predicates and predicates that have already been defined.
928
929 @item MATCH_CODE
930 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
931 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
932
933 The first operand of this expression is a string constant containing a
934 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
935 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
936
937 The second operand is a string constant which indicates what
938 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
939 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
940 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
941 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
942 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
943 characters it is the result of the previous character.  A digit
944 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
945 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
946 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
947 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
948 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
949 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
950 object.
951
952 @item MATCH_TEST
953 This expression has one operand, a string constant containing a C
954 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
955 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
956 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
957 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
958
959 @item  AND
960 @itemx IOR
961 @itemx NOT
962 @itemx IF_THEN_ELSE
963 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
964 logical operators, which have the semantics of the C operators
965 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
966 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
967 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
968 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
969 @end table
970
971 @item
972 An optional block of C code, which should execute
973 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
974 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
975 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
976 available with those names.
977
978 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
979 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
980 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
981 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
982 code block that was checked in the RTL expression.
983 @end itemize
984
985 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
986 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
987 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
988 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
989 @code{MATCH_CODE}.
990
991 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
992 machine description:
993
994 @smallexample
995 @group
996 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
997 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
998   (and (match_code "symbol_ref")
999        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1000 @end group
1001 @end smallexample
1002
1003 @noindent
1004 And here is another, showing the use of the C block.
1005
1006 @smallexample
1007 @group
1008 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1009 (define_predicate "gr_register_operand"
1010   (match_operand 0 "register_operand")
1011 @{
1012   unsigned int regno;
1013   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1014     op = SUBREG_REG (op);
1015
1016   regno = REGNO (op);
1017   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1018 @})
1019 @end group
1020 @end smallexample
1021
1022 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1023 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1024 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1025 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1026 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1027 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1028 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1029 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1030 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1031 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1032 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1033 @code{immediate_operand}.
1034
1035 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1036 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1037 by @command{genrecog}.
1038
1039 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1040 test predicates.  It also writes a header file containing function
1041 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1042 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1043 @end ifset
1044
1045 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1046 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1047 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1048 @ifset INTERNALS
1049 @node Constraints
1050 @section Operand Constraints
1051 @cindex operand constraints
1052 @cindex constraints
1053
1054 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1055 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1056 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1057 predicate.
1058
1059 @end ifset
1060 @ifclear INTERNALS
1061 @node Constraints
1062 @section Constraints for @code{asm} Operands
1063 @cindex operand constraints, @code{asm}
1064 @cindex constraints, @code{asm}
1065 @cindex @code{asm} constraints
1066
1067 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1068 @code{asm} operands.
1069 @end ifclear
1070 Constraints can say whether
1071 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1072 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1073 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1074 have.  Constraints can also require two operands to match.
1075 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1076 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1077 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1078 the addressing register.
1079
1080 @ifset INTERNALS
1081 @menu
1082 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1083 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1084 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1085 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1086 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1087 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1088 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1089 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1090 @end menu
1091 @end ifset
1092
1093 @ifclear INTERNALS
1094 @menu
1095 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1096 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1097 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1098 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1099 @end menu
1100 @end ifclear
1101
1102 @node Simple Constraints
1103 @subsection Simple Constraints
1104 @cindex simple constraints
1105
1106 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1107 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1108 the letters that are allowed:
1109
1110 @table @asis
1111 @item whitespace
1112 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1113 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1114 be visually aligned in the machine description even if they have different
1115 number of constraints and modifiers.
1116
1117 @cindex @samp{m} in constraint
1118 @cindex memory references in constraints
1119 @item @samp{m}
1120 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1121 supports in general.
1122 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1123 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1124
1125 @cindex offsettable address
1126 @cindex @samp{o} in constraint
1127 @item @samp{o}
1128 A memory operand is allowed, but only if the address is
1129 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1130 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1131 may be added to the address and the result is also a valid memory
1132 address.
1133
1134 @cindex autoincrement/decrement addressing
1135 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1136 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1137 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1138 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1139 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1140 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1141 addressing modes that the machine supports.
1142
1143 Note that in an output operand which can be matched by another
1144 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1145 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1146 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1147
1148 @cindex @samp{V} in constraint
1149 @item @samp{V}
1150 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1151 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1152
1153 @cindex @samp{<} in constraint
1154 @item @samp{<}
1155 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1156 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1157 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1158 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1159 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1160 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1161 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1162 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1163 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1164 or @code{%P0} on IA-64.
1165
1166 @cindex @samp{>} in constraint
1167 @item @samp{>}
1168 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1169 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1170 as for @samp{<} apply.
1171
1172 @cindex @samp{r} in constraint
1173 @cindex registers in constraints
1174 @item @samp{r}
1175 A register operand is allowed provided that it is in a general
1176 register.
1177
1178 @cindex constants in constraints
1179 @cindex @samp{i} in constraint
1180 @item @samp{i}
1181 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1182 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1183 assembly time or later.
1184
1185 @cindex @samp{n} in constraint
1186 @item @samp{n}
1187 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1188 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1189 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1190 rather than @samp{i}.
1191
1192 @cindex @samp{I} in constraint
1193 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1194 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1195 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1196 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1197 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1198 This is the range permitted as a shift count in the shift
1199 instructions.
1200
1201 @cindex @samp{E} in constraint
1202 @item @samp{E}
1203 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1204 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1205 that of the host machine (on which the compiler is running).
1206
1207 @cindex @samp{F} in constraint
1208 @item @samp{F}
1209 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1210 @code{const_vector}) is allowed.
1211
1212 @cindex @samp{G} in constraint
1213 @cindex @samp{H} in constraint
1214 @item @samp{G}, @samp{H}
1215 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1216 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1217
1218 @cindex @samp{s} in constraint
1219 @item @samp{s}
1220 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1221 allowed.
1222
1223 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1224 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1225 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1226 better code to be generated.
1227
1228 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1229 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1230 and 127, better code results from loading the value into a register and
1231 using the register.  This is because the load into the register can be
1232 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1233 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1234 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1235 constraints.
1236
1237 @cindex @samp{g} in constraint
1238 @item @samp{g}
1239 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1240 registers that are not general registers.
1241
1242 @cindex @samp{X} in constraint
1243 @item @samp{X}
1244 @ifset INTERNALS
1245 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1246 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1247 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1248 require a scratch register.
1249 @end ifset
1250 @ifclear INTERNALS
1251 Any operand whatsoever is allowed.
1252 @end ifclear
1253
1254 @cindex @samp{0} in constraint
1255 @cindex digits in constraint
1256 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1257 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1258 digit is used together with letters within the same alternative, the
1259 digit should come last.
1260
1261 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1262 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1263 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1264 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1265 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1266 can use multiple alternatives instead.
1267
1268 @cindex matching constraint
1269 @cindex constraint, matching
1270 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1271 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1272 @ifset INTERNALS
1273 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1274 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1275 @end ifset
1276 @ifclear INTERNALS
1277 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1278 two input operands and an output operand, but on most CISC
1279 @end ifclear
1280 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1281 input-output operand:
1282
1283 @smallexample
1284 addl #35,r12
1285 @end smallexample
1286
1287 Matching constraints are used in these circumstances.
1288 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1289 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1290 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1291 constraint.
1292
1293 @ifset INTERNALS
1294 For operands to match in a particular case usually means that they
1295 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1296 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1297 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1298 For proper results in such cases, the output template should always
1299 use the output-operand's number when printing the operand.
1300 @end ifset
1301
1302 @cindex load address instruction
1303 @cindex push address instruction
1304 @cindex address constraints
1305 @cindex @samp{p} in constraint
1306 @item @samp{p}
1307 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1308 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1309
1310 @findex address_operand
1311 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1312 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1313 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1314 reference for which the address would be valid.
1315
1316 @cindex other register constraints
1317 @cindex extensible constraints
1318 @item @var{other-letters}
1319 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1320 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1321 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1322 for data, address and floating point registers.
1323 @end table
1324
1325 @ifset INTERNALS
1326 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1327 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1328 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1329 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1330 done by copying an operand into a register.
1331
1332 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1333
1334 @smallexample
1335 (define_insn ""
1336   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1337         (plus:SI (match_dup 0)
1338                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1339   ""
1340   "@dots{}")
1341 @end smallexample
1342
1343 @noindent
1344 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1345
1346 @smallexample
1347 (define_insn ""
1348   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1349         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1350                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1351   ""
1352   "@dots{}")
1353 @end smallexample
1354
1355 @noindent
1356 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1357 identical.  If we are considering an insn of the form
1358
1359 @smallexample
1360 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1361   (set (reg:SI 3)
1362        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1363   @dots{})
1364 @end smallexample
1365
1366 @noindent
1367 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1368 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1369 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1370 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1371 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1372 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1373 results might look like this:
1374
1375 @smallexample
1376 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1377   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1378   @dots{})
1379
1380 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1381   (set (reg:SI 3)
1382        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1383   @dots{})
1384 @end smallexample
1385
1386 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1387 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1388 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1389 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1390 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1391 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1392 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1393 reloading any possible operand so that it will fit.
1394
1395 @itemize @bullet
1396 @item
1397 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1398 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1399
1400 For example, an operand whose constraints permit everything except
1401 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1402
1403 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1404 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1405 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1406 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1407 more selective.
1408
1409 @item
1410 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1411 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1412 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1413 compiler knows how to copy a register into another register of the
1414 proper class in order to make an instruction valid.
1415
1416 @cindex nonoffsettable memory reference
1417 @cindex memory reference, nonoffsettable
1418 @item
1419 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1420 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1421 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1422
1423 @item
1424 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1425 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1426 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1427 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1428
1429 @item
1430 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1431 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1432 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1433 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1434 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1435 objects allowed by the constraint.
1436 @end itemize
1437
1438 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1439 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1440 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1441 how to copy a register temporarily into memory.
1442
1443 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1444 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1445 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1446 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1447 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1448 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1449 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1450 @code{sign_extend}.
1451 @end ifset
1452
1453 @node Multi-Alternative
1454 @subsection Multiple Alternative Constraints
1455 @cindex multiple alternative constraints
1456
1457 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1458 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1459 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1460 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1461 another.
1462
1463 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1464 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1465 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1466 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1467 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1468 @ifset INTERNALS
1469 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1470
1471 @smallexample
1472 (define_insn "iorsi3"
1473   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1474         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1475                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1476   @dots{})
1477 @end smallexample
1478
1479 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1480 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1481 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1482 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1483 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1484 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1485 @end ifset
1486
1487 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1488 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1489 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1490 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1491 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1492 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1493 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1494
1495 @table @code
1496 @cindex @samp{?} in constraint
1497 @cindex question mark
1498 @item ?
1499 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1500 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1501 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1502 in it.
1503
1504 @cindex @samp{!} in constraint
1505 @cindex exclamation point
1506 @item !
1507 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1508 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1509 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1510
1511 @cindex @samp{^} in constraint
1512 @cindex caret
1513 @item ^
1514 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1515 the alternative only if the operand with the @samp{?} needs a reload.
1516
1517 @cindex @samp{$} in constraint
1518 @cindex dollar sign
1519 @item $
1520 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1521 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1522 @end table
1523
1524 @ifset INTERNALS
1525 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1526 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1527 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1528 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1529 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1530 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1531 @end ifset
1532
1533 @ifset INTERNALS
1534 @node Class Preferences
1535 @subsection Register Class Preferences
1536 @cindex class preference constraints
1537 @cindex register class preference constraints
1538
1539 @cindex voting between constraint alternatives
1540 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1541 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1542 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1543 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1544 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1545 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1546 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1547 favor of a general register.  The machine description says which registers
1548 are considered general.
1549
1550 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1551 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1552 @end ifset
1553
1554 @node Modifiers
1555 @subsection Constraint Modifier Characters
1556 @cindex modifiers in constraints
1557 @cindex constraint modifier characters
1558
1559 @c prevent bad page break with this line
1560 Here are constraint modifier characters.
1561
1562 @table @samp
1563 @cindex @samp{=} in constraint
1564 @item =
1565 Means that this operand is written to by this instruction:
1566 the previous value is discarded and replaced by new data.
1567
1568 @cindex @samp{+} in constraint
1569 @item +
1570 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1571
1572 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1573 it needs to know which operands are read by the instruction and
1574 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1575 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1576 other operands are assumed to only be read.
1577
1578 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1579 first character of the constraint string.
1580
1581 @cindex @samp{&} in constraint
1582 @cindex earlyclobber operand
1583 @item &
1584 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1585 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1586 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1587 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1588 address.
1589
1590 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1591 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1592 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1593 @samp{movdf} insn of the 68000.
1594
1595 A operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1596 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1597 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1598 better code when only some of the read operands can be affected by the
1599 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1600
1601 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1602 operand, then that operand is written only after it's used.
1603
1604 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1605 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1606 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1607 compiler.
1608
1609 @cindex @samp{%} in constraint
1610 @item %
1611 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1612 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1613 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1614 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1615 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1616 @samp{%}.
1617
1618 @ifset INTERNALS
1619 This is often used in patterns for addition instructions
1620 that really have only two operands: the result must go in one of the
1621 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1622 instruction is defined:
1623
1624 @smallexample
1625 (define_insn "addhi3"
1626   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1627      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1628               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1629   @dots{})
1630 @end smallexample
1631 @end ifset
1632 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1633 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1634 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1635 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1636 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1637 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1638 @samp{%} to make the intended insn match.
1639
1640 @cindex @samp{#} in constraint
1641 @item #
1642 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1643 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1644 register preferences.
1645
1646 @cindex @samp{*} in constraint
1647 @item *
1648 Says that the following character should be ignored when choosing
1649 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1650 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1651 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1652 following character matches the operand.
1653
1654 @ifset INTERNALS
1655 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1656 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1657 copying it into an address register.  While either kind of register is
1658 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1659 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1660 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1661 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1662 register preferences.
1663
1664 @smallexample
1665 (define_insn "extendhisi2"
1666   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1667         (sign_extend:SI
1668          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1669   @dots{})
1670 @end smallexample
1671 @end ifset
1672 @end table
1673
1674 @node Machine Constraints
1675 @subsection Constraints for Particular Machines
1676 @cindex machine specific constraints
1677 @cindex constraints, machine specific
1678
1679 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1680 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1681 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1682 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1683 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1684 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1685 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1686 immediate-constant format.
1687
1688 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1689 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1690 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1691 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1692 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1693 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1694 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1695 table heading for each architecture is the definitive reference for
1696 the meanings of that architecture's constraints.
1697
1698 @c Please keep this table alphabetized by target!
1699 @table @emph
1700 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1701 @table @code
1702 @item k
1703 The stack pointer register (@code{SP})
1704
1705 @item w
1706 Floating point or SIMD vector register
1707
1708 @item I
1709 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1710 instruction
1711
1712 @item J
1713 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1714 instruction (once negated)
1715
1716 @item K
1717 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1718
1719 @item L
1720 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1721
1722 @item M
1723 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1724 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1725 machine instructions depending on the value
1726
1727 @item N
1728 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1729 pseudo instruction
1730
1731 @item S
1732 An absolute symbolic address or a label reference
1733
1734 @item Y
1735 Floating point constant zero
1736
1737 @item Z
1738 Integer constant zero
1739
1740 @item Ush
1741 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1742 within 4GB of the instruction
1743
1744 @item Q
1745 A memory address which uses a single base register with no offset
1746
1747 @item Ump
1748 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1749 DF modes
1750
1751 @end table
1752
1753
1754 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1755 @table @code
1756 @item q
1757 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1758 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1759 option is in effect.
1760
1761 @item e
1762 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1763 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1764 This constraint can only match when the @option{-mq}
1765 option is in effect.
1766 @item D
1767 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1768
1769 @item I
1770 A signed 12-bit integer constant.
1771
1772 @item Cal
1773 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1774 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1775 involving a PIC relocation.
1776
1777 @item K
1778 A 3-bit unsigned integer constant.
1779
1780 @item L
1781 A 6-bit unsigned integer constant.
1782
1783 @item CnL
1784 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1785
1786 @item CmL
1787 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1788
1789 @item M
1790 A 5-bit unsigned integer constant.
1791
1792 @item O
1793 A 7-bit unsigned integer constant.
1794
1795 @item P
1796 A 8-bit unsigned integer constant.
1797
1798 @item H
1799 Any const_double value.
1800 @end table
1801
1802 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1803 @table @code
1804
1805 @item h
1806 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1807
1808 @item k
1809 The stack pointer register.
1810
1811 @item l
1812 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1813 is an alias for the @code{r} constraint.
1814
1815 @item t
1816 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1817
1818 @item w
1819 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1820 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1821 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1822
1823 @item y
1824 The iWMMX co-processor registers.
1825
1826 @item z
1827 The iWMMX GR registers.
1828
1829 @item G
1830 The floating-point constant 0.0
1831
1832 @item I
1833 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1834 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1835 multiple of 2
1836
1837 @item J
1838 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1839
1840 @item K
1841 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1842
1843 @item L
1844 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1845
1846 @item M
1847 Integer in the range 0 to 32
1848
1849 @item Q
1850 A memory reference where the exact address is in a single register
1851 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1852
1853 @item R
1854 An item in the constant pool
1855
1856 @item S
1857 A symbol in the text segment of the current file
1858
1859 @item Uv
1860 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1861
1862 @item Uy
1863 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1864
1865 @item Uq
1866 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1867 @end table
1868
1869 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1870 @table @code
1871 @item l
1872 Registers from r0 to r15
1873
1874 @item a
1875 Registers from r16 to r23
1876
1877 @item d
1878 Registers from r16 to r31
1879
1880 @item w
1881 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1882
1883 @item e
1884 Pointer register (r26--r31)
1885
1886 @item b
1887 Base pointer register (r28--r31)
1888
1889 @item q
1890 Stack pointer register (SPH:SPL)
1891
1892 @item t
1893 Temporary register r0
1894
1895 @item x
1896 Register pair X (r27:r26)
1897
1898 @item y
1899 Register pair Y (r29:r28)
1900
1901 @item z
1902 Register pair Z (r31:r30)
1903
1904 @item I
1905 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1906
1907 @item J
1908 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1909
1910 @item K
1911 Constant integer 2
1912
1913 @item L
1914 Constant integer 0
1915
1916 @item M
1917 Constant that fits in 8 bits
1918
1919 @item N
1920 Constant integer @minus{}1
1921
1922 @item O
1923 Constant integer 8, 16, or 24
1924
1925 @item P
1926 Constant integer 1
1927
1928 @item G
1929 A floating point constant 0.0
1930
1931 @item Q
1932 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1933 @end table
1934
1935 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
1936 @table @code
1937 @item a
1938 P register
1939
1940 @item d
1941 D register
1942
1943 @item z
1944 A call clobbered P register.
1945
1946 @item q@var{n}
1947 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
1948 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
1949
1950 @item D
1951 Even-numbered D register
1952
1953 @item W
1954 Odd-numbered D register
1955
1956 @item e
1957 Accumulator register.
1958
1959 @item A
1960 Even-numbered accumulator register.
1961
1962 @item B
1963 Odd-numbered accumulator register.
1964
1965 @item b
1966 I register
1967
1968 @item v
1969 B register
1970
1971 @item f
1972 M register
1973
1974 @item c
1975 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
1976
1977 @item C
1978 The CC register.
1979
1980 @item t
1981 LT0 or LT1.
1982
1983 @item k
1984 LC0 or LC1.
1985
1986 @item u
1987 LB0 or LB1.
1988
1989 @item x
1990 Any D, P, B, M, I or L register.
1991
1992 @item y
1993 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
1994 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
1995
1996 @item w
1997 Any register except accumulators or CC.
1998
1999 @item Ksh
2000 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2001
2002 @item Kuh
2003 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2004
2005 @item Ks7
2006 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2007
2008 @item Ku7
2009 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2010
2011 @item Ku5
2012 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2013
2014 @item Ks4
2015 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2016
2017 @item Ks3
2018 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2019
2020 @item Ku3
2021 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2022
2023 @item P@var{n}
2024 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2025
2026 @item PA
2027 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2028 use with either accumulator.
2029
2030 @item PB
2031 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2032 use only with accumulator A1.
2033
2034 @item M1
2035 Constant 255.
2036
2037 @item M2
2038 Constant 65535.
2039
2040 @item J
2041 An integer constant with exactly a single bit set.
2042
2043 @item L
2044 An integer constant with all bits set except exactly one.
2045
2046 @item H
2047
2048 @item Q
2049 Any SYMBOL_REF.
2050 @end table
2051
2052 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2053 @table @code
2054
2055 @item b
2056 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2057
2058 @item t
2059 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2060
2061 @item p
2062 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2063
2064 @item I
2065 Signed constant that fits in 4 bits
2066
2067 @item J
2068 Signed constant that fits in 5 bits
2069
2070 @item K
2071 Signed constant that fits in 6 bits
2072
2073 @item L
2074 Unsigned constant that fits in 4 bits
2075
2076 @item M
2077 Signed constant that fits in 32 bits
2078
2079 @item N
2080 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2081
2082 @item G
2083 Floating point constant that is legal for store immediate
2084 @end table
2085
2086 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2087 @table @code
2088 @item U16
2089 An unsigned 16-bit constant.
2090
2091 @item K
2092 An unsigned 5-bit constant.
2093
2094 @item L
2095 A signed 11-bit constant.
2096
2097 @item Cm1
2098 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2099 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2100
2101 @item Cl1
2102 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2103 being a block of trailing zeroes.
2104 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2105
2106 @item Cr1
2107 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2108 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2109 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2110
2111 @item Cal
2112 Constant for arithmetic/logical operations.
2113 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2114 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2115
2116 @item Csy
2117 Symbolic constant for call/jump instruction.
2118
2119 @item Rcs
2120 The register class usable in short insns.  This is a register class
2121 constraint, and can thus drive register allocation.
2122 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2123 in effect.
2124
2125 @item Rsc
2126 The the register class of registers that can be used to hold a
2127 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2128
2129 @item Rct
2130 Core control register class.
2131
2132 @item Rgs
2133 The register group usable in short insns.
2134 This constraint does not use a register class, so that it only
2135 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2136
2137 @ifset INTERNALS
2138 @item Car
2139 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2140 For byte, halfword, or word addressing.
2141 @end ifset
2142
2143 @item Rra
2144 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2145
2146 @item Rcc
2147 Matches the integer condition code register.
2148
2149 @item Sra
2150 Matches the return address if it is in a stack slot.
2151
2152 @item Cfm
2153 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2154 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2155 @end table
2156
2157 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2158 @table @code
2159 @item a
2160 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2161
2162 @item b
2163 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2164
2165 @item c
2166 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2167 @code{icc0} to @code{icc3}).
2168
2169 @item d
2170 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2171
2172 @item e
2173 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2174 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2175 mode larger than 4 bytes.
2176
2177 @item f
2178 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2179
2180 @item h
2181 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2182 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2183 mode larger than 4 bytes.
2184
2185 @item l
2186 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2187
2188 @item q
2189 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2190 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2191 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2192
2193 @item t
2194 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2195
2196 @item u
2197 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2198
2199 @item v
2200 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2201
2202 @item w
2203 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2204
2205 @item x
2206 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2207 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2208 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2209
2210 @item z
2211 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2212
2213 @item A
2214 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2215
2216 @item B
2217 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2218
2219 @item C
2220 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2221
2222 @item G
2223 Floating point constant zero
2224
2225 @item I
2226 6-bit signed integer constant
2227
2228 @item J
2229 10-bit signed integer constant
2230
2231 @item L
2232 16-bit signed integer constant
2233
2234 @item M
2235 16-bit unsigned integer constant
2236
2237 @item N
2238 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2239 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2240
2241 @item O
2242 Constant zero
2243
2244 @item P
2245 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2246 range of 1 to 2047.
2247
2248 @end table
2249
2250 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2251 @table @code
2252 @item a
2253 General register 1
2254
2255 @item f
2256 Floating point register
2257
2258 @item q
2259 Shift amount register
2260
2261 @item x
2262 Floating point register (deprecated)
2263
2264 @item y
2265 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2266
2267 @item Z
2268 Any register
2269
2270 @item I
2271 Signed 11-bit integer constant
2272
2273 @item J
2274 Signed 14-bit integer constant
2275
2276 @item K
2277 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2278
2279 @item L
2280 Signed 5-bit integer constant
2281
2282 @item M
2283 Integer constant 0
2284
2285 @item N
2286 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2287
2288 @item O
2289 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2290
2291 @item P
2292 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2293 and @code{extru} instructions
2294
2295 @item S
2296 Integer constant 31
2297
2298 @item U
2299 Integer constant 63
2300
2301 @item G
2302 Floating-point constant 0.0
2303
2304 @item A
2305 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2306
2307 @item Q
2308 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2309 integer store instruction
2310
2311 @item R
2312 A scaled or unscaled indexed memory operand
2313
2314 @item T
2315 A memory operand for floating-point loads and stores
2316
2317 @item W
2318 A register indirect memory operand
2319 @end table
2320
2321 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2322 @table @code
2323 @item a
2324 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2325
2326 @item b
2327 Branch register
2328
2329 @item c
2330 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2331
2332 @item d
2333 Application register residing in M-unit
2334
2335 @item e
2336 Application register residing in I-unit
2337
2338 @item f
2339 Floating-point register
2340
2341 @item m
2342 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2343 the operand can have postincrement and postdecrement which
2344 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2345
2346 @item G
2347 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2348
2349 @item I
2350 14-bit signed integer constant
2351
2352 @item J
2353 22-bit signed integer constant
2354
2355 @item K
2356 8-bit signed integer constant for logical instructions
2357
2358 @item L
2359 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2360
2361 @item M
2362 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2363
2364 @item N
2365 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2366
2367 @item O
2368 The constant zero
2369
2370 @item P
2371 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2372
2373 @item Q
2374 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2375
2376 @item R
2377 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2378
2379 @item S
2380 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2381 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2382 or @samp{>}.
2383 @end table
2384
2385 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2386 @table @code
2387 @item Rsp
2388 @itemx Rfb
2389 @itemx Rsb
2390 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2391
2392 @item Rcr
2393 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2394 registers are 24 bits wide)
2395
2396 @item Rcl
2397 Any control register, when they're 24 bits wide.
2398
2399 @item R0w
2400 @itemx R1w
2401 @itemx R2w
2402 @itemx R3w
2403 $r0, $r1, $r2, $r3.
2404
2405 @item R02
2406 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2407
2408 @item R13
2409 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2410
2411 @item Rdi
2412 A register that can hold a 64 bit value.
2413
2414 @item Rhl
2415 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2416
2417 @item R23
2418 $r2 or $r3
2419
2420 @item Raa
2421 Address registers
2422
2423 @item Raw
2424 Address registers when they're 16 bits wide.
2425
2426 @item Ral
2427 Address registers when they're 24 bits wide.
2428
2429 @item Rqi
2430 Registers that can hold QI values.
2431
2432 @item Rad
2433 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2434
2435 @item Rsi
2436 Registers that can hold 32 bit values.
2437
2438 @item Rhi
2439 Registers that can hold 16 bit values.
2440
2441 @item Rhc
2442 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2443 registers.
2444
2445 @item Rra
2446 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2447
2448 @item Rfl
2449 The flags register.
2450
2451 @item Rmm
2452 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2453
2454 @item Rpi
2455 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2456 bit registers for m32cm, m32c).
2457
2458 @item Rpa
2459 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2460 Used to match function return values.
2461
2462 @item Is3
2463 @minus{}8 @dots{} 7
2464
2465 @item IS1
2466 @minus{}128 @dots{} 127
2467
2468 @item IS2
2469 @minus{}32768 @dots{} 32767
2470
2471 @item IU2
2472 0 @dots{} 65535
2473
2474 @item In4
2475 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2476
2477 @item In5
2478 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2479
2480 @item In6
2481 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2482
2483 @item IM2
2484 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2485
2486 @item Ilb
2487 An 8 bit value with exactly one bit set.
2488
2489 @item Ilw
2490 A 16 bit value with exactly one bit set.
2491
2492 @item Sd
2493 The common src/dest memory addressing modes.
2494
2495 @item Sa
2496 Memory addressed using $a0 or $a1.
2497
2498 @item Si
2499 Memory addressed with immediate addresses.
2500
2501 @item Ss
2502 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2503
2504 @item Sf
2505 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2506
2507 @item Ss
2508 Memory addressed using the small base register ($sb).
2509
2510 @item S1
2511 $r1h
2512 @end table
2513
2514 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2515 @table @code
2516
2517 @item a
2518 The $sp register.
2519
2520 @item b
2521 The $tp register.
2522
2523 @item c
2524 Any control register.
2525
2526 @item d
2527 Either the $hi or the $lo register.
2528
2529 @item em
2530 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2531
2532 @item ex
2533 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2534
2535 @item er
2536 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2537
2538 @item h
2539 The $hi register.
2540
2541 @item j
2542 The $rpc register.
2543
2544 @item l
2545 The $lo register.
2546
2547 @item t
2548 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2549
2550 @item v
2551 The $gp register.
2552
2553 @item x
2554 The coprocessor registers.
2555
2556 @item y
2557 The coprocessor control registers.
2558
2559 @item z
2560 The $0 register.
2561
2562 @item A
2563 User-defined register set A.
2564
2565 @item B
2566 User-defined register set B.
2567
2568 @item C
2569 User-defined register set C.
2570
2571 @item D
2572 User-defined register set D.
2573
2574 @item I
2575 Offsets for $gp-rel addressing.
2576
2577 @item J
2578 Constants that can be used directly with boolean insns.
2579
2580 @item K
2581 Constants that can be moved directly to registers.
2582
2583 @item L
2584 Small constants that can be added to registers.
2585
2586 @item M
2587 Long shift counts.
2588
2589 @item N
2590 Small constants that can be compared to registers.
2591
2592 @item O
2593 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2594
2595 @item S
2596 Signed 8-bit immediates.
2597
2598 @item T
2599 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2600
2601 @item U
2602 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2603
2604 @item W
2605 The top half of a symbol's value.
2606
2607 @item Y
2608 A register indirect address without offset.
2609
2610 @item Z
2611 Symbolic references to the control bus.
2612
2613 @end table
2614
2615 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2616 @table @code
2617 @item d
2618 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2619
2620 @item z
2621 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2622
2623 @end table
2624
2625 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2626 @table @code
2627 @item d
2628 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2629 generating MIPS16 code.
2630
2631 @item f
2632 A floating-point register (if available).
2633
2634 @item h
2635 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2636
2637 @item l
2638 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2639 no bigger than a word.
2640
2641 @item x
2642 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2643 to store doubleword values.
2644
2645 @item c
2646 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2647 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2648
2649 @item v
2650 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2651 it is retained only for compatibility with glibc.
2652
2653 @item y
2654 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2655
2656 @item z
2657 A floating-point condition code register.
2658
2659 @item I
2660 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2661
2662 @item J
2663 Integer zero.
2664
2665 @item K
2666 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2667
2668 @item L
2669 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2670 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2671
2672 @item M
2673 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2674 or @code{ori}.
2675
2676 @item N
2677 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2678
2679 @item O
2680 A signed 15-bit constant.
2681
2682 @item P
2683 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2684
2685 @item G
2686 Floating-point zero.
2687
2688 @item R
2689 An address that can be used in a non-macro load or store.
2690
2691 @item ZC
2692 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2693 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2694 as @code{ll} and @code{sc}.
2695
2696 @item ZD
2697 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2698 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2699 @end table
2700
2701 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2702 @table @code
2703 @item a
2704 Address register
2705
2706 @item d
2707 Data register
2708
2709 @item f
2710 68881 floating-point register, if available
2711
2712 @item I
2713 Integer in the range 1 to 8
2714
2715 @item J
2716 16-bit signed number
2717
2718 @item K
2719 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2720
2721 @item L
2722 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2723
2724 @item M
2725 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2726
2727 @item N
2728 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2729
2730 @item O
2731 16 (for rotate using swap)
2732
2733 @item P
2734 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2735
2736 @item R
2737 Numbers that mov3q can handle
2738
2739 @item G
2740 Floating point constant that is not a 68881 constant
2741
2742 @item S
2743 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2744
2745 @item T
2746 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2747
2748 @item Q
2749 Address register indirect addressing mode
2750
2751 @item U
2752 Register offset addressing
2753
2754 @item W
2755 const_call_operand
2756
2757 @item Cs
2758 symbol_ref or const
2759
2760 @item Ci
2761 const_int
2762
2763 @item C0
2764 const_int 0
2765
2766 @item Cj
2767 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2768
2769 @item Cmvq
2770 Integers valid for mvq
2771
2772 @item Capsw
2773 Integers valid for a moveq followed by a swap
2774
2775 @item Cmvz
2776 Integers valid for mvz
2777
2778 @item Cmvs
2779 Integers valid for mvs
2780
2781 @item Ap
2782 push_operand
2783
2784 @item Ac
2785 Non-register operands allowed in clr
2786
2787 @end table
2788
2789 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2790 @table @code
2791 @item A
2792 An absolute address
2793
2794 @item B
2795 An offset address
2796
2797 @item W
2798 A register indirect memory operand
2799
2800 @item I
2801 A constant in the range of 0 to 255.
2802
2803 @item N
2804 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2805
2806 @end table
2807
2808 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2809 @table @code
2810
2811 @item R12
2812 Register R12.
2813
2814 @item R13
2815 Register R13.
2816
2817 @item K
2818 Integer constant 1.
2819
2820 @item L
2821 Integer constant -1^20..1^19.
2822
2823 @item M
2824 Integer constant 1-4.
2825
2826 @item Ya
2827 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2828
2829 @item Yl
2830 Memory reference, labels only.
2831
2832 @item Ys
2833 Memory reference, stack only.
2834
2835 @end table
2836
2837 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2838 @table @code
2839 @item w
2840 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2841 @item l
2842 LOW register class $r0 to $r7.
2843 @item d
2844 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2845 @item h
2846 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2847 @item t
2848 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2849 @item k
2850 Stack register $sp.
2851 @item Iu03
2852 Unsigned immediate 3-bit value.
2853 @item In03
2854 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2855 @item Iu04
2856 Unsigned immediate 4-bit value.
2857 @item Is05
2858 Signed immediate 5-bit value.
2859 @item Iu05
2860 Unsigned immediate 5-bit value.
2861 @item In05
2862 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2863 @item Ip05
2864 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
2865 @item Iu06
2866 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
2867 @item Iu08
2868 Unsigned immediate 8-bit value.
2869 @item Iu09
2870 Unsigned immediate 9-bit value.
2871 @item Is10
2872 Signed immediate 10-bit value.
2873 @item Is11
2874 Signed immediate 11-bit value.
2875 @item Is15
2876 Signed immediate 15-bit value.
2877 @item Iu15
2878 Unsigned immediate 15-bit value.
2879 @item Ic15
2880 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
2881 @item Ie15
2882 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
2883 @item It15
2884 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
2885 @item Ii15
2886 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
2887 and ok for bitci instruction.
2888 @item Is16
2889 Signed immediate 16-bit value.
2890 @item Is17
2891 Signed immediate 17-bit value.
2892 @item Is19
2893 Signed immediate 19-bit value.
2894 @item Is20
2895 Signed immediate 20-bit value.
2896 @item Ihig
2897 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
2898 @item Izeb
2899 The immediate value 0xff.
2900 @item Izeh
2901 The immediate value 0xffff.
2902 @item Ixls
2903 The immediate value 0x01.
2904 @item Ix11
2905 The immediate value 0x7ff.
2906 @item Ibms
2907 The immediate value with power of 2.
2908 @item Ifex
2909 The immediate value with power of 2 minus 1.
2910 @item U33
2911 Memory constraint for 333 format.
2912 @item U45
2913 Memory constraint for 45 format.
2914 @item U37
2915 Memory constraint for 37 format.
2916 @end table
2917
2918 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
2919 @table @code
2920
2921 @item I
2922 Integer that is valid as an immediate operand in an
2923 instruction taking a signed 16-bit number. Range
2924 @minus{}32768 to 32767.
2925
2926 @item J
2927 Integer that is valid as an immediate operand in an
2928 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
2929 0 to 65535.
2930
2931 @item K
2932 Integer that is valid as an immediate operand in an
2933 instruction taking only the upper 16-bits of a
2934 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
2935 16-bits being 0.
2936
2937 @item L
2938 Integer that is valid as an immediate operand for a 
2939 shift instruction. Range 0 to 31.
2940
2941 @item M
2942 Integer that is valid as an immediate operand for
2943 only the value 0. Can be used in conjunction with
2944 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
2945 instead of @code{0} in the assembly output.
2946
2947 @item N
2948 Integer that is valid as an immediate operand for
2949 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
2950
2951 @item S
2952 Matches immediates which are addresses in the small
2953 data section and therefore can be added to @code{gp}
2954 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
2955
2956 @ifset INTERNALS
2957 @item T
2958 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
2959 representing a supported PIC or TLS relocation.
2960 @end ifset
2961
2962 @end table
2963
2964 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
2965 @table @code
2966 @item a
2967 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
2968 memory with a single instruction.
2969
2970 @item d
2971 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
2972 16-bit multiply operations.
2973
2974 @item f
2975 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
2976
2977 @item G
2978 Floating point constant 0.
2979
2980 @item I
2981 An integer constant that fits in 16 bits.
2982
2983 @item J
2984 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
2985
2986 @item K
2987 An integer constant that does not meet the constraints for codes
2988 @samp{I} or @samp{J}.
2989
2990 @item L
2991 The integer constant 1.
2992
2993 @item M
2994 The integer constant @minus{}1.
2995
2996 @item N
2997 The integer constant 0.
2998
2999 @item O
3000 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3001 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3002 variable-length shift.
3003
3004 @item Q
3005 A memory reference which requires an additional word (address or
3006 offset) after the opcode.
3007
3008 @item R
3009 A memory reference that is encoded within the opcode.
3010
3011 @end table
3012
3013 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3014 @table @code
3015 @item b
3016 Address base register
3017
3018 @item d
3019 Floating point register (containing 64-bit value)
3020
3021 @item f
3022 Floating point register (containing 32-bit value)
3023
3024 @item v
3025 Altivec vector register
3026
3027 @item wa
3028 Any VSX register if the -mvsx option was used or NO_REGS.
3029
3030 @item wd
3031 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
3032
3033 @item wf
3034 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
3035
3036 @item wg
3037 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
3038
3039 @item wh
3040 Floating point register if direct moves are available, or NO_REGS.
3041
3042 @item wi
3043 FP or VSX register to hold 64-bit integers for VSX insns or NO_REGS.
3044
3045 @item wj
3046 FP or VSX register to hold 64-bit integers for direct moves or NO_REGS.
3047
3048 @item wk
3049 FP or VSX register to hold 64-bit doubles for direct moves or NO_REGS.
3050
3051 @item wl
3052 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
3053
3054 @item wm
3055 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
3056
3057 @item wn
3058 No register (NO_REGS).
3059
3060 @item wr
3061 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3062
3063 @item ws
3064 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
3065
3066 @item wt
3067 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
3068
3069 @item wu
3070 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
3071
3072 @item wv
3073 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
3074
3075 @item ww
3076 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
3077
3078 @item wx
3079 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
3080
3081 @item wy
3082 FP or VSX register to perform ISA 2.07 float ops or NO_REGS.
3083
3084 @item wz
3085 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
3086
3087 @item wD
3088 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3089
3090 @item wQ
3091 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
3092 instructions.
3093
3094 @item h
3095 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
3096
3097 @item q
3098 @samp{MQ} register
3099
3100 @item c
3101 @samp{CTR} register
3102
3103 @item l
3104 @samp{LINK} register
3105
3106 @item x
3107 @samp{CR} register (condition register) number 0
3108
3109 @item y
3110 @samp{CR} register (condition register)
3111
3112 @item z
3113 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
3114
3115 @item I
3116 Signed 16-bit constant
3117
3118 @item J
3119 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
3120 @code{SImode} constants)
3121
3122 @item K
3123 Unsigned 16-bit constant
3124
3125 @item L
3126 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
3127
3128 @item M
3129 Constant larger than 31
3130
3131 @item N
3132 Exact power of 2
3133
3134 @item O
3135 Zero
3136
3137 @item P
3138 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
3139
3140 @item G
3141 Floating point constant that can be loaded into a register with one
3142 instruction per word
3143
3144 @item H
3145 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
3146 three instructions
3147
3148 @item m
3149 Memory operand.
3150 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3151 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
3152 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3153 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3154 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3155 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3156 corresponding load or store instruction.  For example:
3157
3158 @smallexample
3159 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3160 @end smallexample
3161
3162 is correct but:
3163
3164 @smallexample
3165 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3166 @end smallexample
3167
3168 is not.
3169
3170 @item es
3171 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3172 automodification of the base register.  This used to be useful when
3173 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
3174 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
3175 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
3176
3177 @item Q
3178 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
3179 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3180
3181 @item Z
3182 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
3183 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3184
3185 @item R
3186 AIX TOC entry
3187
3188 @item a
3189 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
3190 preferable for @code{asm} statements)
3191
3192 @item S
3193 Constant suitable as a 64-bit mask operand
3194
3195 @item T
3196 Constant suitable as a 32-bit mask operand
3197
3198 @item U
3199 System V Release 4 small data area reference
3200
3201 @item t
3202 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
3203
3204 @item W
3205 Vector constant that does not require memory
3206
3207 @item j
3208 Vector constant that is all zeros.
3209
3210 @end table
3211
3212 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3213 @table @code
3214
3215 @item Int3
3216 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3217 @item Int8
3218 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3219 @item J
3220 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3221 @item K
3222 The integer constant 1.
3223 @item L
3224 The integer constant -1.
3225 @item M
3226 The integer constant 0.
3227 @item N
3228 The integer constant 2.
3229 @item O
3230 The integer constant -2.
3231 @item P
3232 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3233 @item Qbi
3234 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3235 @item Qsc
3236 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3237 @item Wab
3238 A memory reference with an absolute address.
3239 @item Wbc
3240 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3241 @item Wca
3242 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3243 @item Wcv
3244 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3245 @item Wd2
3246 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3247 @item Wde
3248 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3249 @item Wfr
3250 Any memory reference to an address in the far address space.
3251 @item Wh1
3252 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3253 @item Whb
3254 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3255 @item Whl
3256 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3257 @item Ws1
3258 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3259 @item Y
3260 Any memory reference to an address in the near address space.
3261 @item A
3262 The @code{AX} register.
3263 @item B
3264 The @code{BC} register.
3265 @item D
3266 The @code{DE} register.
3267 @item R
3268 @code{A} through @code{L} registers.
3269 @item S
3270 The @code{SP} register.
3271 @item T
3272 The @code{HL} register.
3273 @item Z08W
3274 The 16-bit @code{R8} register.
3275 @item Z10W
3276 The 16-bit @code{R10} register.
3277 @item Zint
3278 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3279 @item a
3280 The @code{A} register.
3281 @item b
3282 The @code{B} register.
3283 @item c
3284 The @code{C} register.
3285 @item d
3286 The @code{D} register.
3287 @item e
3288 The @code{E} register.
3289 @item h
3290 The @code{H} register.
3291 @item l
3292 The @code{L} register.
3293 @item v
3294 The virtual registers.
3295 @item w
3296 The @code{PSW} register.
3297 @item x
3298 The @code{X} register.
3299
3300 @end table
3301
3302 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3303 @table @code
3304 @item Q
3305 An address which does not involve register indirect addressing or
3306 pre/post increment/decrement addressing.
3307
3308 @item Symbol
3309 A symbol reference.
3310
3311 @item Int08
3312 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3313
3314 @item Sint08
3315 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3316
3317 @item Sint16
3318 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3319
3320 @item Sint24
3321 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3322
3323 @item Uint04
3324 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3325
3326 @end table
3327
3328 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3329 @table @code
3330 @item a
3331 Address register (general purpose register except r0)
3332
3333 @item c
3334 Condition code register
3335
3336 @item d
3337 Data register (arbitrary general purpose register)
3338
3339 @item f
3340 Floating-point register
3341
3342 @item I
3343 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3344
3345 @item J
3346 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3347
3348 @item K
3349 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3350
3351 @item L
3352 Value appropriate as displacement.
3353 @table @code
3354 @item (0..4095)
3355 for short displacement
3356 @item (@minus{}524288..524287)
3357 for long displacement
3358 @end table
3359
3360 @item M
3361 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3362
3363 @item N
3364 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3365 @table @code
3366 @item 0..9:
3367 number of the part counting from most to least significant
3368 @item H,Q:
3369 mode of the part
3370 @item D,S,H:
3371 mode of the containing operand
3372 @item 0,F:
3373 value of the other parts (F---all bits set)
3374 @end table
3375 The constraint matches if the specified part of a constant
3376 has a value different from its other parts.
3377
3378 @item Q
3379 Memory reference without index register and with short displacement.
3380
3381 @item R
3382 Memory reference with index register and short displacement.
3383
3384 @item S
3385 Memory reference without index register but with long displacement.
3386
3387 @item T
3388 Memory reference with index register and long displacement.
3389
3390 @item U
3391 Pointer with short displacement.
3392
3393 @item W
3394 Pointer with long displacement.
3395
3396 @item Y
3397 Shift count operand.
3398
3399 @end table
3400
3401 @need 1000
3402 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3403 @table @code
3404 @item f
3405 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3406 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3407
3408 @item e
3409 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3410 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3411 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3412
3413 @item c
3414 Floating-point condition code register.
3415
3416 @item d
3417 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3418 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3419
3420 @item b
3421 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3422 when the Visual Instruction Set is available.
3423
3424 @item h
3425 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3426
3427 @item C
3428 The constant all-ones, for floating-point.
3429
3430 @item A
3431 Signed 5-bit constant
3432
3433 @item D
3434 A vector constant
3435
3436 @item I
3437 Signed 13-bit constant
3438
3439 @item J
3440 Zero
3441
3442 @item K
3443 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3444 loaded with the @code{sethi} instruction)
3445
3446 @item L
3447 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3448 signed immediate)
3449
3450 @item M
3451 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3452 signed immediate)
3453
3454 @item N
3455 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3456 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3457 modes wider than @code{SImode}
3458
3459 @item O
3460 The constant 4096
3461
3462 @item G
3463 Floating-point zero
3464
3465 @item H
3466 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3467
3468 @item P
3469 The constant -1
3470
3471 @item Q
3472 Floating-point constant whose integral representation can
3473 be moved into an integer register using a single sethi
3474 instruction
3475
3476 @item R
3477 Floating-point constant whose integral representation can
3478 be moved into an integer register using a single mov
3479 instruction
3480
3481 @item S
3482 Floating-point constant whose integral representation can
3483 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3484 instruction sequence
3485
3486 @item T
3487 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3488
3489 @item U
3490 Even register
3491
3492 @item W
3493 Memory address for @samp{e} constraint registers
3494
3495 @item w
3496 Memory address with only a base register
3497
3498 @item Y
3499 Vector zero
3500
3501 @end table
3502
3503 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3504 @table @code
3505 @item a
3506 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3507
3508 @item c
3509 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3510
3511 @item d
3512 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3513
3514 @item f
3515 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3516
3517 @item A
3518 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3519
3520 @item B
3521 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3522
3523 @item C
3524 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3525
3526 @item D
3527 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3528
3529 @item I
3530 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3531
3532 @item J
3533 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3534
3535 @item K
3536 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3537
3538 @item M
3539 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3540
3541 @item N
3542 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3543
3544 @item O
3545 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3546
3547 @item P
3548 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3549
3550 @item R
3551 Call operand, reg, for indirect calls
3552
3553 @item S
3554 Call operand, symbol, for relative calls.
3555
3556 @item T
3557 Call operand, const_int, for absolute calls.
3558
3559 @item U
3560 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3561
3562 @item W
3563 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3564
3565 @item Y
3566 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3567
3568 @item Z
3569 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3570
3571 @end table
3572
3573 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3574 @table @code
3575 @item a
3576 Register file A (A0--A31).
3577
3578 @item b
3579 Register file B (B0--B31).
3580
3581 @item A
3582 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3583 higher, A1 and A2 otherwise).
3584
3585 @item B
3586 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3587
3588 @item C
3589 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3590
3591 @item Da
3592 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3593 plus A0 if not C64X or higher).
3594
3595 @item Db
3596 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3597
3598 @item Iu4
3599 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3600
3601 @item Iu5
3602 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3603
3604 @item In5
3605 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3606
3607 @item Is5
3608 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3609
3610 @item I5x
3611 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3612
3613 @item IuB
3614 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3615
3616 @item IsB
3617 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3618
3619 @item IsC
3620 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3621
3622 @item Jc
3623 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3624
3625 @item Js
3626 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3627
3628 @item Q
3629 Memory location with A base register.
3630
3631 @item R
3632 Memory location with B base register.
3633
3634 @ifset INTERNALS
3635 @item S0
3636 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3637
3638 @item S1
3639 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3640
3641 @item Si
3642 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3643
3644 @item T
3645 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3646
3647 @item W
3648 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3649
3650 @end ifset
3651 @item Z
3652 Register B14 (aka DP).
3653
3654 @end table
3655
3656 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3657 @table @code
3658 @item R00
3659 @itemx R01
3660 @itemx R02
3661 @itemx R03
3662 @itemx R04
3663 @itemx R05
3664 @itemx R06
3665 @itemx R07
3666 @itemx R08
3667 @itemx R09
3668 @itemx R10
3669 Each of these represents a register constraint for an individual
3670 register, from r0 to r10.
3671
3672 @item I
3673 Signed 8-bit integer constant.
3674
3675 @item J
3676 Signed 16-bit integer constant.
3677
3678 @item K
3679 Unsigned 16-bit integer constant.
3680
3681 @item L
3682 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3683 (@minus{}129 @dots{} 126).
3684
3685 @item m
3686 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3687 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3688 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3689
3690 @smallexample
3691 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3692 @end smallexample
3693
3694 @item M
3695 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3696
3697 @item N
3698 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3699
3700 @item O
3701 The integer zero constant.
3702
3703 @item P
3704 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3705
3706 @item Q
3707 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3708 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3709
3710 @item S
3711 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3712
3713 @item T
3714 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3715
3716 @item U
3717 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3718 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3719
3720 @item W
3721 An 8-element vector constant with identical elements.
3722
3723 @item Y
3724 A 4-element vector constant with identical elements.
3725
3726 @item Z0
3727 The integer constant 0xffffffff.
3728
3729 @item Z1
3730 The integer constant 0xffffffff00000000.
3731
3732 @end table
3733
3734 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3735 @table @code
3736 @item R00
3737 @itemx R01
3738 @itemx R02
3739 @itemx R03
3740 @itemx R04
3741 @itemx R05
3742 @itemx R06
3743 @itemx R07
3744 @itemx R08
3745 @itemx R09
3746 @itemx R10
3747 Each of these represents a register constraint for an individual
3748 register, from r0 to r10.
3749
3750 @item I
3751 Signed 8-bit integer constant.
3752
3753 @item J
3754 Signed 16-bit integer constant.
3755
3756 @item K
3757 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3758
3759 @item L
3760 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3761 (@minus{}129 @dots{} 126).
3762
3763 @item m
3764 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3765 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3766 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3767
3768 @smallexample
3769 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3770 @end smallexample
3771
3772 @item M
3773 A bit mask suitable for the MM instruction.
3774
3775 @item N
3776 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3777
3778 @item O
3779 The integer zero constant.
3780
3781 @item P
3782 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3783
3784 @item Q
3785 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3786 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3787
3788 @item T
3789 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3790 reference.
3791
3792 @item U
3793 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3794 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3795
3796 @item W
3797 A 4-element vector constant with identical elements.
3798
3799 @item Y
3800 A 2-element vector constant with identical elements.
3801
3802 @end table
3803
3804 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3805 @table @code
3806 @item b
3807 EAM register @code{mdb}
3808
3809 @item c
3810 EAM register @code{mdc}
3811
3812 @item f
3813 Floating point register
3814
3815 @ifset INTERNALS
3816 @item k
3817 Register for sibcall optimization
3818 @end ifset
3819
3820 @item l
3821 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3822
3823 @item t
3824 Register @code{r1}
3825
3826 @item u
3827 Register @code{r2}
3828
3829 @item v
3830 Register @code{r3}
3831
3832 @item G
3833 Floating-point constant 0.0
3834
3835 @item J
3836 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
3837
3838 @item K
3839 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
3840
3841 @item L
3842 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
3843
3844 @item M
3845 Integer constant @minus{}1
3846
3847 @item O
3848 Integer constant 0
3849
3850 @item P
3851 Integer constant 32
3852 @end table
3853
3854 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
3855 @table @code
3856 @item R
3857 Legacy register---the eight integer registers available on all
3858 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
3859 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
3860
3861 @item q
3862 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
3863 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
3864
3865 @item Q
3866 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
3867 @code{c}, and @code{d}.
3868
3869 @ifset INTERNALS
3870 @item l
3871 Any register that can be used as the index in a base+index memory
3872 access: that is, any general register except the stack pointer.
3873 @end ifset
3874
3875 @item a
3876 The @code{a} register.
3877
3878 @item b
3879 The @code{b} register.
3880
3881 @item c
3882 The @code{c} register.
3883
3884 @item d
3885 The @code{d} register.
3886
3887 @item S
3888 The @code{si} register.
3889
3890 @item D
3891 The @code{di} register.
3892
3893 @item A
3894 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
3895 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
3896 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
3897 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
3898
3899 @smallexample
3900 unsigned long long rdtsc (void)
3901 @{
3902   unsigned long long tick;
3903   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
3904   return tick;
3905 @}
3906 @end smallexample
3907
3908 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
3909 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
3910
3911 @smallexample
3912 unsigned long long rdtsc (void)
3913 @{
3914   unsigned int tickl, tickh;
3915   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
3916   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
3917 @}
3918 @end smallexample
3919
3920
3921 @item f
3922 Any 80387 floating-point (stack) register.
3923
3924 @item t
3925 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
3926
3927 @item u
3928 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
3929
3930 @item y
3931 Any MMX register.
3932
3933 @item x
3934 Any SSE register.
3935
3936 @item Yz
3937 First SSE register (@code{%xmm0}).
3938
3939 @ifset INTERNALS
3940 @item Y2
3941 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
3942
3943 @item Yi
3944 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
3945
3946 @item Ym
3947 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
3948 @end ifset
3949
3950 @item I
3951 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
3952
3953 @item J
3954 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
3955
3956 @item K
3957 Signed 8-bit integer constant.
3958
3959 @item L
3960 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
3961
3962 @item M
3963 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
3964
3965 @item N
3966 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
3967 instructions).
3968
3969 @ifset INTERNALS
3970 @item O
3971 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
3972 @end ifset
3973
3974 @item G
3975 Standard 80387 floating point constant.
3976
3977 @item C
3978 Standard SSE floating point constant.
3979
3980 @item e
3981 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
3982 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
3983 instructions).
3984
3985 @item Z
3986 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
3987 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
3988 instructions).
3989
3990 @end table
3991
3992 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
3993 @table @code
3994 @item a
3995 Register r0.
3996
3997 @item b
3998 Register r1.
3999
4000 @item c
4001 Register r2.
4002
4003 @item d
4004 Register r8.
4005
4006 @item e
4007 Registers r0 through r7.
4008
4009 @item t
4010 Registers r0 and r1.
4011
4012 @item y
4013 The carry register.
4014
4015 @item z
4016 Registers r8 and r9.
4017
4018 @item I
4019 A constant between 0 and 3 inclusive.
4020
4021 @item J
4022 A constant that has exactly one bit set.
4023
4024 @item K
4025 A constant that has exactly one bit clear.
4026
4027 @item L
4028 A constant between 0 and 255 inclusive.
4029
4030 @item M
4031 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4032
4033 @item N
4034 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4035
4036 @item O
4037 A constant between 1 and 4 inclusive.
4038
4039 @item P
4040 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4041
4042 @item Q
4043 A memory reference that is a stack push.
4044
4045 @item R
4046 A memory reference that is a stack pop.
4047
4048 @item S
4049 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4050
4051 @item T
4052 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4053
4054 @item U
4055 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4056
4057 @item Z
4058 The constant 0.
4059
4060 @end table
4061
4062 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4063 @table @code
4064 @item a
4065 General-purpose 32-bit register
4066
4067 @item b
4068 One-bit boolean register
4069
4070 @item A
4071 MAC16 40-bit accumulator register
4072
4073 @item I
4074 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4075
4076 @item J
4077 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4078
4079 @item K
4080 Integer constant valid for BccI instructions
4081
4082 @item L
4083 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4084
4085 @end table
4086
4087 @end table
4088
4089 @ifset INTERNALS
4090 @node Disable Insn Alternatives
4091 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4092 @cindex enabled
4093
4094 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4095 instruction alternatives:
4096
4097 @table @code
4098 @item enabled
4099 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4100
4101 @item preferred_for_size
4102 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4103 optimized for size.
4104
4105 @item preferred_for_speed
4106 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4107 optimized for speed.
4108 @end table
4109
4110 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4111 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4112 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4113 current operands, on the current optimization level, on the location
4114 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4115 has finished, or on the current compiler pass.
4116
4117 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4118 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4119 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4120 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4121 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4122 option).
4123
4124 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4125 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4126 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4127 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4128 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4129 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4130 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4131
4132 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4133 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4134 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4135 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4136 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4137
4138 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4139 attribute:
4140
4141 @smallexample
4142
4143 (define_insn "*movdi_old"
4144   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4145         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4146   "!TARGET_NEW"
4147   "lgr %0,%1")
4148
4149 (define_insn "*movdi_new"
4150   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4151         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4152   "TARGET_NEW"
4153   "@@
4154    lgr  %0,%1
4155    ldgr %0,%1
4156    lgdr %0,%1")
4157
4158 @end smallexample
4159
4160 to:
4161
4162 @smallexample
4163
4164 (define_insn "*movdi_combined"
4165   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4166         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4167   ""
4168   "@@
4169    lgr  %0,%1
4170    ldgr %0,%1
4171    lgdr %0,%1"
4172   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4173
4174 @end smallexample
4175
4176 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4177
4178 @smallexample
4179
4180 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4181
4182 (define_attr "enabled" ""
4183   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4184          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4185               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4186          (const_int 1)]
4187         (const_int 0)))
4188
4189 @end smallexample
4190
4191 @end ifset
4192
4193 @ifset INTERNALS
4194 @node Define Constraints
4195 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4196 @cindex defining constraints
4197 @cindex constraints, defining
4198
4199 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4200 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4201 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4202 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4203
4204 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4205 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4206 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4207 must begin with a letter or underscore.
4208
4209 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4210 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4211 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4212 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4213 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4214 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4215
4216 Register constraints correspond directly to register classes.
4217 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4218 definitions.
4219
4220 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4221 All three arguments are string constants.
4222 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4223 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4224 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4225 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4226 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4227 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4228 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4229 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4230 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4231 is not available on a given subarchitecture.
4232
4233 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4234 constraint.  Docstrings are explained further below.
4235 @end deffn
4236
4237 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4238 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4239 constraint matches.
4240
4241 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4242 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4243 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4244 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4245 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4246 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4247 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4248 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4249 might match, just like predicate expressions.
4250
4251 @code{match_test} C expressions have access to the
4252 following variables:
4253
4254 @table @var
4255 @item op
4256 The RTL object defining the operand.
4257 @item mode
4258 The machine mode of @var{op}.
4259 @item ival
4260 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4261 @item hval
4262 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4263 @code{const_double}.
4264 @item lval
4265 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4266 @code{const_double}.
4267 @item rval
4268 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4269 @code{const_double}.
4270 @end table
4271
4272 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4273 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4274 object.
4275 @end deffn
4276
4277 Most non-register constraints should be defined with
4278 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4279 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4280 by @code{reload} if they fail to match.
4281
4282 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4283 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4284 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4285 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4286 base register (from the register class specified by
4287 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4288
4289 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4290 memory references, but only those that do not make use of an index
4291 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4292 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4293 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4294 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4295 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4296 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4297
4298 The syntax and semantics are otherwise identical to
4299 @code{define_constraint}.
4300 @end deffn
4301
4302 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4303 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4304 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4305 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4306 with @var{X} a base register.
4307
4308 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4309 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4310 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4311 the generic @samp{p} constraint.
4312
4313 The syntax and semantics are otherwise identical to
4314 @code{define_constraint}.
4315 @end deffn
4316
4317 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4318 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4319 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4320 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4321 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4322 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4323 it correctly:
4324
4325 @smallexample
4326 @group
4327 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4328   "@var{doc}@dots{}"
4329   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4330        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4331 @end group
4332 @end smallexample
4333 @c the semicolons line up in the formatted manual
4334
4335 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4336 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4337
4338 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4339 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4340 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4341 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4342 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4343 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4344 causes a reload failure.
4345
4346 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4347 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4348 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4349 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4350
4351 @node C Constraint Interface
4352 @subsection Testing constraints from C
4353 @cindex testing constraints
4354 @cindex constraints, testing
4355
4356 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4357 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4358 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4359 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4360 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4361
4362 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4363 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4364 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4365 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4366 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4367
4368 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4369 @example
4370 @multitable {Original} {Mangled}
4371 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4372 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4373 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4374 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4375 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4376 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4377 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4378 @end multitable
4379 @end example
4380
4381 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4382 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4383 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4384 a larger identifier).
4385
4386 @deftp Enum constraint_num
4387 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4388 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4389 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4390 argument expect one of these constants.
4391 @end deftp
4392
4393 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4394 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4395 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4396 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4397 before @file{tm_p.h}.
4398 @end deftypefun
4399
4400 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4401 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4402 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4403 specifies a register constraint, this function will always return
4404 @code{false}.
4405 @end deftypefun
4406
4407 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4408 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4409 a register constraint, or those registers are not available for the
4410 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4411 @end deftypefun
4412
4413 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4414 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4415 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4416 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4417 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4418 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4419 definition from the i386 machine description.)
4420
4421 @smallexample
4422 (define_peephole2
4423   [(match_scratch:SI 3 "r")
4424    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4425         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4426                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4427
4428   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4429
4430   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4431    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4432
4433   "")
4434 @end smallexample
4435
4436 @node Standard Names
4437 @section Standard Pattern Names For Generation
4438 @cindex standard pattern names
4439 @cindex pattern names
4440 @cindex names, pattern
4441
4442 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4443 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4444 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4445 pattern to accomplish a certain task.
4446
4447 @table @asis
4448 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4449 @item @samp{mov@var{m}}
4450 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4451 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4452 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4453
4454 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4455 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4456 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4457 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4458 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4459 outside the target word are left unchanged.
4460
4461 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4462 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4463 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4464 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4465 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4466
4467 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4468 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4469 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4470 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4471 into a register.
4472
4473 @findex force_reg
4474 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4475 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4476 registers other than the operands.  For example, if you support the
4477 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4478 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4479 function which might generate new pseudo registers.
4480
4481 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4482 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4483 some temporary registers.
4484
4485 @findex change_address
4486 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4487 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4488 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4489 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4490 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4491 an address into a valid address and no routine (such as
4492 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4493 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4494
4495 @findex reload_in_progress
4496 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4497 declared if required) can be used to determine whether such special
4498 handling is required.
4499
4500 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4501 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4502 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4503 machines explicit memory references will get optional reloads.
4504
4505 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4506 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4507
4508 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4509 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4510
4511 @findex can_create_pseudo_p
4512 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4513 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4514 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4515
4516 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4517 register to any other hard register provided that
4518 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4519 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4520 of 2.
4521
4522 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4523 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4524 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4525 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4526 point members.
4527
4528 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4529 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4530 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4531 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4532 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4533 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4534 reload into a floating point register.
4535
4536 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4537 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4538 @item @samp{reload_in@var{m}}
4539 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4540 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4541 @code{secondary_reload}.
4542
4543 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4544 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4545 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4546 macro in @pxref{Register Classes}.
4547
4548 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4549 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4550 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4551 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4552 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4553 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4554 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4555 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4556 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4557 for these patterns.
4558
4559 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4560 @item @samp{movstrict@var{m}}
4561 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4562 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4563 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4564 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4565
4566 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4567 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4568 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4569 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4570 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4571 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4572 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4573
4574 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4575 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4576
4577 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4578 @item @samp{load_multiple}
4579 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4580 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4581 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4582 number of consecutive registers.
4583
4584 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4585 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4586 registers from memory is to do them one at a time.
4587
4588 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4589 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4590 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4591 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4592 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4593
4594 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4595 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4596 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4597 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4598 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4599
4600 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4601 @item @samp{store_multiple}
4602 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4603 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4604 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4605 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4606
4607 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4608 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4609 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4610 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4611 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4612 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4613 of elements.  The operation is equivalent to:
4614
4615 @smallexample
4616 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4617 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4618   for (i = 0; i < c; i++)
4619     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4620 @end smallexample
4621
4622 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4623 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4624 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4625
4626 This pattern can only be used if:
4627 @smallexample
4628 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4629 @end smallexample
4630 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4631 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4632 loads for vectors of mode @var{n}.
4633
4634 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4635 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4636 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4637 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4638 equivalent to:
4639
4640 @smallexample
4641 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4642 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4643   for (i = 0; i < c; i++)
4644     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4645 @end smallexample
4646
4647 for a memory operand 0 and register operand 1.
4648
4649 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4650 @item @samp{vec_set@var{m}}
4651 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4652 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4653
4654 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4655 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4656 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4657 specify field index and operand 0 place to store value into.
4658
4659 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4660 @item @samp{vec_init@var{m}}
4661 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4662 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4663
4664 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4665 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4666 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4667 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4668 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4669 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4670 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4671 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4672 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4673 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4674
4675 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4676 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4677 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4678 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4679 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4680 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4681
4682 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4683 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4684 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4685 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4686 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4687
4688 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4689 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4690 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4691 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4692 mode @var{q}.
4693
4694 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4695 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4696 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4697 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4698
4699 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4700 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4701 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4702 specific constant permutation is available efficiently; the named
4703 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4704
4705 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4706 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4707 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4708
4709 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4710 @item @samp{push@var{m}1}
4711 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4712 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4713 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4714 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4715 method is deprecated.
4716
4717 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4718 @item @samp{add@var{m}3}
4719 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4720 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4721 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4722
4723 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
4724 @item @samp{addptr@var{m}3}
4725 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
4726 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
4727 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
4728 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
4729 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
4730 pattern (e.g. using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
4731 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
4732 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
4733
4734 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4735 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4736 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4737 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4738 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4739 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4740 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4741 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4742 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4743 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4744 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4745 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4746 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4747 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4748 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4749 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4750 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4751 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4752 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4753 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4754 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4755 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4756 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4757 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4758 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4759 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4760 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4761 Similar, for other arithmetic operations.
4762
4763 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4764 @item @samp{fma@var{m}4}
4765 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4766 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4767 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4768 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4769 the ISO C99 standard.
4770
4771 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4772 @item @samp{fms@var{m}4}
4773 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4774 product instead of added to the product.  This is represented
4775 in the rtl as
4776
4777 @smallexample
4778 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4779 @end smallexample
4780
4781 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4782 @item @samp{fnma@var{m}4}
4783 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4784 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4785 in the rtl as
4786
4787 @smallexample
4788 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4789 @end smallexample
4790
4791 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4792 @item @samp{fnms@var{m}4}
4793 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4794 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4795 in the rtl as
4796
4797 @smallexample
4798 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4799 @end smallexample
4800
4801 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4802 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4803 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4804 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4805 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4806 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4807
4808 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4809 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4810 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4811 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4812 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of
4813 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4814 modes. These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4815 @samp{reduc_smin_scal_@var{m}} and @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}.
4816
4817 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4818 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4819 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4820 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4821 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of
4822 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4823 modes. These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4824 @samp{reduc_umin_scal_@var{m}} and @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}.
4825
4826 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4827 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4828 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}, @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4829 Compute the sum of the signed/unsigned elements of a vector. The vector is
4830 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of operand 0
4831 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4832 These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4833 @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}.
4834
4835 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
4836 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
4837 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
4838 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4839 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
4840 the elements of the input vector.
4841
4842 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
4843 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
4844 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
4845 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4846 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
4847 the elements of the input vector.
4848
4849 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
4850 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
4851 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
4852 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
4853 the input vector.
4854
4855 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4856 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4857 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4858 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
4859 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4860 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4861 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4862 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4863 is of the same mode as operand 3.
4864
4865 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
4866 @item @samp{ssad@var{m}}
4867 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
4868 @item @samp{usad@var{m}}
4869 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
4870 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
4871 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
4872 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
4873 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
4874
4875 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4876 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4877 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4878 @itemx @samp{usum_widen@var{m3}}
4879 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4880 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4881 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4882 of a wider mode.)
4883
4884 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4885 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
4886 Whole vector right shift in bits, i.e. towards element 0.
4887 Operand 1 is a vector to be shifted.
4888 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4889 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4890 The output and input vectors should have the same modes.
4891
4892 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4893 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4894 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4895 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4896 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4897 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4898
4899 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4900 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4901 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4902 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4903 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4904 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4905 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4906 saturating arithmetic.
4907
4908 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4909 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4910 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4911 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4912 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4913 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4914 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4915
4916 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4917 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4918 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4919 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4920 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4921 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4922 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4923 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4924
4925 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4926 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4927 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4928 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4929 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4930 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4931 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4932
4933 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4934 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4935 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4936 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4937 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4938 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4939 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4940 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4941 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4942 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4943 the output vector (operand 0).
4944
4945 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4946 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
4947 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4948 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4949 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
4950 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
4951 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
4952 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
4953 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4954 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4955 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
4956 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
4957 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
4958 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
4959 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
4960 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
4961 pair if it is less efficient than lo/hi one.
4962
4963 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4964 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4965 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4966 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4967 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
4968 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
4969 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
4970 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
4971 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
4972 output vector (operand 0).
4973
4974 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
4975 @item @samp{mulhisi3}
4976 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
4977 a @code{SImode} product in operand 0.
4978
4979 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
4980 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
4981 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
4982 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
4983
4984 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
4985 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
4986 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
4987 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
4988 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
4989 multiplication.
4990
4991 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
4992 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
4993 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
4994 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
4995 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
4996 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
4997 multiplication.
4998
4999 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5000 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5001 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5002 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5003 The least significant half of the product is discarded.
5004
5005 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5006 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5007 Similar, but the multiplication is unsigned.
5008
5009 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5010 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5011 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5012 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5013 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5014 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5015 the size of @var{m}.
5016
5017 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5018 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5019
5020 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5021
5022 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5023 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5024 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5025 operands instead of sign-extending them.
5026
5027 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5028 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5029 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5030 signed-saturating.
5031
5032 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5033 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5034 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5035 unsigned-saturating.
5036
5037 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5038 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5039 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5040 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5041 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5042 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5043 the size of @var{m}.
5044
5045 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5046 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5047 from operand 3.
5048
5049 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5050
5051 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5052 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5053 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5054 operands instead of sign-extending them.
5055
5056 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5057 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5058 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5059 signed-saturating.
5060
5061 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5062 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5063 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5064 unsigned-saturating.
5065
5066 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5067 @item @samp{divmod@var{m}4}
5068 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5069 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5070 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5071
5072 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5073 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5074 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5075 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5076 and remainder are computed.
5077
5078 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5079 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5080 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5081 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5082 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5083
5084 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5085 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5086 Similar, but does unsigned division.
5087
5088 @anchor{shift patterns}
5089 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5090 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5091 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5092 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5093 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5094 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5095 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5096 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5097 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
5098 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5099 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5100
5101 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5102 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5103 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5104 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5105 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5106 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5107 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5108
5109 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5110 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5111 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5112 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5113 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5114 @item @samp{vashl@var{m}3}, @samp{vashr@var{m}3}, @samp{vlshr@var{m}3}, @samp{vrotl@var{m}3}, @samp{vrotr@var{m}3}
5115 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5116 instead of a scalar type.
5117
5118 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5119 @item @samp{bswap@var{m}2}
5120 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5121
5122 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5123 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5124 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5125 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5126 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5127
5128 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5129 @item @samp{abs@var{m}2}
5130 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5131
5132 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5133 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5134 Store the square root of operand 1 into operand 0.
5135
5136 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
5137 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
5138 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5139 type @code{float}.
5140
5141 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5142 @item @samp{fmod@var{m}3}
5143 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5144 operand 0, rounded towards zero to an integer.
5145
5146 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
5147 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
5148 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5149 type @code{float}.
5150
5151 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5152 @item @samp{remainder@var{m}3}
5153 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5154 operand 0, rounded to the nearest integer.
5155
5156 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
5157 which corresponds to the C data type @code{double} and the
5158 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
5159 to the C data type @code{float}.
5160
5161 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5162 @item @samp{cos@var{m}2}
5163 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
5164
5165 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
5166 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
5167 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5168 type @code{float}.
5169
5170 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5171 @item @samp{sin@var{m}2}
5172 Store the sine of operand 1 into operand 0.
5173
5174 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
5175 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
5176 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5177 type @code{float}.
5178
5179 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5180 @item @samp{sincos@var{m}3}
5181 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5182 operand 2 into operand 1.
5183
5184 The @code{sin} and @code{cos} built-in functions of C always use the
5185 mode which corresponds to the C data type @code{double} and the
5186 @code{sinf} and @code{cosf} built-in function use the mode which
5187 corresponds to the C data type @code{float}.
5188 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5189 implement this pattern as opposed to implementing individual
5190 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5191 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5192 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5193 left unused.
5194
5195 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5196 @item @samp{exp@var{m}2}
5197 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
5198
5199 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
5200 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
5201 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5202 type @code{float}.
5203
5204 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5205 @item @samp{log@var{m}2}
5206 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
5207
5208 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
5209 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
5210 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5211 type @code{float}.
5212
5213 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5214 @item @samp{pow@var{m}3}
5215 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5216 into operand 0.
5217
5218 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
5219 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
5220 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5221 type @code{float}.
5222
5223 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5224 @item @samp{atan2@var{m}3}
5225 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5226 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5227 determine the quadrant of the result.
5228
5229 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
5230 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
5231 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5232 type @code{float}.
5233
5234 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5235 @item @samp{floor@var{m}2}
5236 Store the largest integral value not greater than argument.
5237
5238 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
5239 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
5240 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5241 type @code{float}.
5242
5243 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5244 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5245 Store the argument rounded to integer towards zero.
5246
5247 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
5248 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
5249 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5250 type @code{float}.
5251
5252 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5253 @item @samp{round@var{m}2}
5254 Store the argument rounded to integer away from zero.
5255
5256 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
5257 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
5258 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5259 type @code{float}.
5260
5261 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5262 @item @samp{ceil@var{m}2}
5263 Store the argument rounded to integer away from zero.
5264
5265 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
5266 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
5267 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5268 type @code{float}.
5269
5270 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5271 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5272 Store the argument rounded according to the default rounding mode
5273
5274 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
5275 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
5276 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5277 type @code{float}.
5278
5279 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5280 @item @samp{rint@var{m}2}
5281 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
5282 raise the inexact exception when the result differs in value from
5283 the argument
5284
5285 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
5286 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
5287 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5288 type @code{float}.
5289
5290 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5291 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5292 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5293 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5294 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5295
5296 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5297 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5298 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5299 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5300 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5301
5302 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5303 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5304 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5305 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5306 operand 0 (which has mode @var{n}).
5307
5308 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5309 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5310 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5311 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5312 operand 0 (which has mode @var{n}).
5313
5314 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5315 @item @samp{copysign@var{m}3}
5316 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5317 2 into operand 0.
5318
5319 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
5320 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
5321 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5322 type @code{float}.
5323
5324 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5325 @item @samp{ffs@var{m}2}
5326 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5327 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
5328 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5329 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5330 generating the instruction.
5331
5332 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
5333 corresponds to the C data type @code{int}.
5334
5335 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
5336 @item @samp{clrsb@var{m}2}
5337 Count leading redundant sign bits.
5338 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
5339 at the most significant bit position.
5340 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
5341 this count will be one less than the count of leading sign bits.
5342
5343 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5344 @item @samp{clz@var{m}2}
5345 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
5346 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5347 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5348 the result is undefined or has a useful value.
5349 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5350 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5351 operand to that mode before generating the instruction.
5352
5353 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5354 @item @samp{ctz@var{m}2}
5355 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
5356 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5357 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5358 the result is undefined or has a useful value.
5359 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5360 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5361 operand to that mode before generating the instruction.
5362
5363 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5364 @item @samp{popcount@var{m}2}
5365 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.  @var{m} is the
5366 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5367 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5368 generating the instruction.
5369
5370 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5371 @item @samp{parity@var{m}2}
5372 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
5373 in operand 1 modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
5374 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
5375 the operand to that mode before generating the instruction.
5376
5377 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5378 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5379 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5380
5381 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5382 @item @samp{movmem@var{m}}
5383 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5384 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5385 address in mode @code{Pmode}.
5386
5387 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5388 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
5389 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5390 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
5391 a pattern with a
5392 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5393 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5394 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
5395
5396 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5397 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5398 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5399 it may provide the value 4 for this operand.
5400
5401 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5402 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5403 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5404 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5405 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5406
5407 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5408 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5409 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5410 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5411 individually moved data units in the block.
5412
5413 These patterns need not give special consideration to the possibility
5414 that the source and destination strings might overlap.
5415
5416 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5417 @item @samp{movstr}
5418 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5419 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5420 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5421 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5422 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5423 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5424
5425 This patern has also several optional operands that are same as in
5426 @code{setmem}.
5427
5428 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5429 @item @samp{setmem@var{m}}
5430 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5431 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5432 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5433 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5434 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5435 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5436
5437 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5438 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5439 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5440 operand.
5441
5442 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5443 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5444 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5445 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5446 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5447 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
5448 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
5449 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
5450 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
5451
5452 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5453
5454 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5455 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5456 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5457 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5458 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5459 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5460 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5461 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5462 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5463 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5464 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5465 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5466
5467 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5468 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5469 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5470 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5471 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5472 @code{Pmode}.
5473
5474 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5475 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5476 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5477 it may provide the value 4 for this operand.
5478
5479 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5480 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5481 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5482 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5483 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5484 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5485 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5486 result of the comparison.
5487
5488 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5489 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5490 Block compare instruction, with five operands like the operands
5491 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5492 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5493 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5494 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5495 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5496 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5497 the result of the comparison.
5498
5499 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5500 @item @samp{strlen@var{m}}
5501 Compute the length of a string, with three operands.
5502 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5503 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5504 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5505 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5506 of the beginning of the string.
5507
5508 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5509 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5510 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5511 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5512 @var{n}).
5513
5514 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5515 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5516 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5517 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5518 @var{n}).
5519
5520 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5521 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5522 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5523 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5524 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5525 the value of operand 1 is an integer.
5526
5527 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5528 define the @code{ftrunc} pattern.
5529
5530 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5531 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5532 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5533 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5534 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5535 value of operand 1 is an integer.
5536
5537 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5538 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5539 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5540 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5541 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5542
5543 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5544 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5545 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5546 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5547
5548 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5549 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5550 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5551 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5552
5553 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5554 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5555 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5556 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5557 point or both floating point.
5558
5559 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5560 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5561 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5562 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5563 point or both floating point.
5564
5565 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5566 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5567 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5568 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5569 point.
5570
5571 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5572 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5573 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5574 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5575 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5576 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5577 or fixed-point to floating-point.
5578 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5579
5580 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5581 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5582 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5583 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5584 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5585 or floating-point to fixed-point.
5586 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5587 results to the maximum or the minimum.
5588
5589 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5590 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5591 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5592 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5593 could be unsigned integer to fixed-point, or
5594 fixed-point to unsigned integer.
5595 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5596
5597 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5598 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5599 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5600 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5601 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5602 results to the maximum or the minimum.
5603
5604 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5605 @item @samp{extv@var{m}}
5606 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5607 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5608 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5609 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5610 otherwise.
5611
5612 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5613 target-specific mode.
5614
5615 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5616 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5617 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5618 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5619 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5620 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5621 is true and from the least significant bit otherwise.
5622
5623 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5624 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5625
5626 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5627
5628 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5629 @item @samp{extzv@var{m}}
5630 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5631
5632 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5633 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5634 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5635 zero-extended.
5636
5637 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5638 @item @samp{insv@var{m}}
5639 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5640 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5641 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5642 is true and from the least significant bit otherwise.
5643
5644 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5645 target-specific mode.
5646
5647 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5648 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5649 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5650 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5651 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5652 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5653 is true and from the least significant bit otherwise.
5654
5655 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5656 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5657
5658 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5659
5660 @cindex @code{extv} instruction pattern
5661 @item @samp{extv}
5662 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5663 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5664 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5665 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5666 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5667 be valid for @code{word_mode}.
5668
5669 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5670 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5671
5672 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5673 before it is stored in operand 0.
5674
5675 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5676 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5677
5678 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5679 @item @samp{extzv}
5680 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5681
5682 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5683 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5684
5685 @cindex @code{insv} instruction pattern
5686 @item @samp{insv}
5687 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5688 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5689 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5690 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5691 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5692
5693 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5694 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5695
5696 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5697 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5698
5699 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5700 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5701 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5702 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5703 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5704
5705 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5706 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5707 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5708 codes and vice versa.
5709
5710 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5711 define these patterns.
5712
5713 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
5714 @item @samp{add@var{mode}cc}
5715 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
5716 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
5717 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
5718 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
5719
5720 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
5721 @item @samp{cstore@var{mode}4}
5722 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
5723 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
5724 are the first and second operand of the comparison, respectively.
5725 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
5726 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
5727 mode you have used and supplies an operand of that mode.
5728
5729 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
5730 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
5731 you should omit it from the machine description.  You describe to the
5732 compiler exactly which value is stored by defining the macro
5733 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
5734 found that can be used for all the possible comparison operators, you
5735 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
5736 onto the one you chose.
5737
5738 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
5739 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
5740 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
5741 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
5742 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
5743 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
5744
5745 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
5746 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
5747 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
5748 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
5749 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
5750 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
5751 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
5752 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
5753 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
5754 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
5755 from the machine description.
5756
5757 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
5758 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
5759 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
5760 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
5761 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
5762 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
5763
5764 @cindex @code{jump} instruction pattern
5765 @item @samp{jump}
5766 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
5767 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
5768 on all machines.
5769
5770 @cindex @code{call} instruction pattern
5771 @item @samp{call}
5772 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
5773 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
5774 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
5775 operands.
5776
5777 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
5778 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
5779 to put this information into the assembler code; they can put it in
5780 the RTL instead of operand 1.
5781
5782 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
5783 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
5784 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
5785 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
5786 instruction, the pattern for this operation should be a
5787 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
5788 address into a register and uses that register in the call instruction.
5789
5790 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5791 @item @samp{call_value}
5792 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5793 register in which the value is returned.  There are three more
5794 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5795 instruction (but with numbers increased by one).
5796
5797 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5798 insn.
5799
5800 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5801 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5802 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5803 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5804 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5805 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5806 adjustment made to the frame pointer.
5807
5808 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5809 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5810 can be eliminated, if desired.
5811
5812 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5813 @item @samp{untyped_call}
5814 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5815 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5816 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5817 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5818 the saving of a function return value into the result block.
5819
5820 This instruction pattern should be defined to support
5821 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5822 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5823 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5824 multiple registers that can hold a return value
5825 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5826
5827 @cindex @code{return} instruction pattern
5828 @item @samp{return}
5829 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5830 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5831 from a function.
5832
5833 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5834 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5835 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5836 some class of functions only requires one instruction to implement a
5837 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5838 to save any registers or allocate stack space.
5839
5840 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5841 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5842
5843 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5844 @item @samp{simple_return}
5845 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5846 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5847 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5848 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5849 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5850 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5851 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5852 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5853
5854 @findex reload_completed
5855 @findex leaf_function_p
5856 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5857 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5858 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5859 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5860 a register window push is required.
5861
5862 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5863 such as
5864
5865 @smallexample
5866 (define_insn ""
5867   [(set (pc)
5868         (if_then_else (match_operator
5869                          0 "comparison_operator"
5870                          [(cc0) (const_int 0)])
5871                       (return)
5872                       (pc)))]
5873   "@var{condition}"
5874   "@dots{}")
5875 @end smallexample
5876
5877 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5878 named @samp{return} pattern.
5879
5880 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5881 @item @samp{untyped_return}
5882 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5883 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5884 instructions are needed to return a value of any type.
5885
5886 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5887 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5888 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5889 the restoring of a function return value from the result block.
5890
5891 @cindex @code{nop} instruction pattern
5892 @item @samp{nop}
5893 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5894 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5895 RTL pattern.
5896
5897 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5898 @item @samp{indirect_jump}
5899 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5900 This pattern name is mandatory on all machines.
5901
5902 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5903 @item @samp{casesi}
5904 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5905 This instruction takes five operands:
5906
5907 @enumerate
5908 @item
5909 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5910
5911 @item
5912 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5913
5914 @item
5915 The total range of indices in the table---the largest index
5916 minus the smallest one (both inclusive).
5917
5918 @item
5919 A label that precedes the table itself.
5920
5921 @item
5922 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5923 @end enumerate
5924
5925 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5926 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
5927 difference between the upper bound and the lower bound.
5928
5929 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5930 @item @samp{tablejump}
5931 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5932 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5933 is no @samp{casesi} pattern.
5934
5935 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
5936 which should immediately precede the jump table.  If the macro
5937 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
5938 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
5939 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
5940 mode @code{Pmode}.
5941
5942 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
5943 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
5944 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
5945 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
5946
5947
5948 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
5949 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
5950 Conditional branch instruction that decrements a register and
5951 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5952 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5953 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
5954
5955 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
5956 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
5957 reduction is enabled.
5958
5959 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
5960 @item @samp{doloop_end}
5961 Conditional branch instruction that decrements a register and
5962 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5963 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5964 register is nonzero.
5965 @xref{Looping Patterns}.
5966
5967 This optional instruction pattern should be defined for machines with
5968 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
5969 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
5970 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
5971 low-overhead loops can be used.
5972
5973 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
5974 @item @samp{doloop_begin}
5975 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
5976 need to perform some initialization, such as loading a special counter
5977 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
5978 operand 0 is the register that it decrements.
5979
5980 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
5981 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
5982
5983 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
5984 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
5985 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
5986 into operand 0.
5987
5988 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
5989 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
5990 and also has mode @code{Pmode}.
5991
5992 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
5993 the address of the function which would be called if the function
5994 pointer were used in an indirect call.
5995
5996 Only define this pattern if function pointers on the target machine
5997 can have different values but still call the same function when
5998 used in an indirect call.
5999
6000 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
6001 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
6002 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
6003 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
6004 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
6005 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
6006 @item @samp{save_stack_block}
6007 @itemx @samp{save_stack_function}
6008 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
6009 @itemx @samp{restore_stack_block}
6010 @itemx @samp{restore_stack_function}
6011 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
6012 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
6013 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
6014 such machines.
6015
6016 Some machines require special handling for stack pointer saves and
6017 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
6018 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
6019 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
6020 saves and restores are:
6021
6022 @enumerate
6023 @item
6024 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
6025 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
6026 restores the stack pointer when the block is exited.
6027
6028 @item
6029 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
6030 similar job for the outermost block of a function and are used when the
6031 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
6032 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
6033 restore sequence on some machines.
6034
6035 @item
6036 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6037 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6038 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6039 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6040 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6041 and restoring additional data such as register window information or
6042 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6043 such required data.
6044 @end enumerate
6045
6046 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6047 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6048 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6049 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6050 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6051 for a particular type of save (either because no save is needed or
6052 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6053 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6054 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6055 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6056
6057 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6058 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
6059 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
6060
6061 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
6062 @item @samp{allocate_stack}
6063 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
6064 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
6065
6066 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
6067 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
6068 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
6069 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
6070 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
6071 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
6072 stack is free.
6073
6074 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
6075 Some machines require other operations such as stack probes or
6076 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
6077 operations in addition to updating the stack pointer.
6078
6079 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
6080 @item @samp{check_stack}
6081 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
6082 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
6083 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
6084 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
6085 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
6086 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
6087
6088 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
6089 @item @samp{probe_stack_address}
6090 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6091 probing the stack but without the need to actually access it, define this
6092 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
6093 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6094
6095 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6096 @item @samp{probe_stack}
6097 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6098 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6099 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6100 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6101 in the stack that needs to be probed.
6102
6103 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6104 @item @samp{nonlocal_goto}
6105 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6106 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6107 each representing a value to be used in the jump.  The first
6108 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6109 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6110 the third is the address of a location where the stack is saved,
6111 and the last is the address of the label, to be placed in the
6112 location for the incoming static chain.
6113
6114 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6115 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6116 and static chain, restore the stack (using the
6117 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6118 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6119 not work on your machine.
6120
6121 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6122 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6123 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6124 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6125 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6126 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6127 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6128 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6129 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6130 There are no arguments.
6131
6132 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6133 @item @samp{exception_receiver}
6134 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6135 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6136 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6137 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6138 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6139 an exception.  There are no arguments.
6140
6141 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6142 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6143 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6144 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6145 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6146 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6147 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6148 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6149 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6150 the first three are normally used by the generic mechanism.
6151
6152 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6153 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6154 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6155 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6156 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6157 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6158 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6159 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6160 at a small offset from that label.
6161
6162 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6163 @item @samp{builtin_longjmp}
6164 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6165 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6166 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6167 @code{jmp_buf}.
6168
6169 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6170 @item @samp{eh_return}
6171 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6172 and thence the call frame exception handling library routines, are
6173 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6174 the abnormal return path.
6175
6176 The address of the exception handler to which the function should return
6177 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6178 the pattern to some special register or memory location.
6179 If the pattern needs to determine the location of the target call
6180 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6181 if defined; it will have already been assigned.
6182
6183 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6184 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6185 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6186 handling is to be used.
6187
6188 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6189 @anchor{prologue instruction pattern}
6190 @item @samp{prologue}
6191 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6192 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6193 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6194
6195 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6196 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6197
6198 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6199 instruction scheduling.
6200
6201 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6202 @anchor{window_save instruction pattern}
6203 @item @samp{window_save}
6204 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6205 be defined if the target machine has register windows but the window events
6206 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6207 architecture.
6208
6209 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6210 @anchor{epilogue instruction pattern}
6211 @item @samp{epilogue}
6212 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6213 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6214 registers and emitting the return instruction.
6215
6216 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6217 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6218
6219 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6220 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6221
6222 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6223 @item @samp{sibcall_epilogue}
6224 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6225 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6226 sibling call (aka tail call) sites.
6227
6228 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6229 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6230 function.
6231
6232 @cindex @code{trap} instruction pattern
6233 @item @samp{trap}
6234 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6235 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
6236 front end to signal `invalid array index' exceptions.
6237
6238 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6239 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6240 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6241 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6242 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6243
6244 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6245
6246 @smallexample
6247 (define_insn "ctrapsi4"
6248   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6249              [(match_operand 1 "register_operand")
6250               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6251             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6252   ""
6253   "@dots{}")
6254 @end smallexample
6255
6256 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6257 @item @samp{prefetch}
6258 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6259 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6260 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6261 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6262 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6263 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6264 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6265 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6266 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6267
6268 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6269 the values of operands 1 and 2.
6270
6271 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6272 @item @samp{blockage}
6273 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6274 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6275 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6276 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6277
6278 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6279 @item @samp{memory_barrier}
6280 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6281 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6282 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6283 This pattern has no operands.
6284
6285 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6286 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6287 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6288 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6289 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6290 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6291 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6292 of the operation; it should contain the contents of the memory
6293 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6294 a copy of operand 2.
6295
6296 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6297
6298 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6299 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6300 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6301 after the atomic operation.
6302
6303 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6304 operation is available via the status flags, it is possible to
6305 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6306 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6307 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6308 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6309 description includes such a set, the target should also define special
6310 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6311 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6312 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6313 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6314
6315 For targets where the operating system may provide support for this
6316 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6317 may be initialized to a function with the same interface as the
6318 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6319 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6320 target can initialize all of the optabs at once with
6321 @code{init_sync_libfuncs}.
6322 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6323 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6324 interruptable locking.
6325
6326 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6327 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6328 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6329 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6330 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6331 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6332 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6333 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6334 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6335 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6336 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6337 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6338
6339 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6340 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6341 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6342 after the atomic operation.
6343
6344 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6345 from a compare-and-swap operation, if defined.
6346
6347 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6348 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6349 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6350 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6351 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6352 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6353 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6354 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6355 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6356 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6357 and return the value that the memory contained before the operation.
6358 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6359 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6360 to the binary operator.
6361
6362 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6363 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6364 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6365 after the atomic operation.
6366
6367 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6368 from a compare-and-swap operation, if defined.
6369
6370 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6371 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6372 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6373 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6374 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6375 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6376 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6377 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6378 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6379 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6380 except that they return the value that exists in the memory location
6381 after the operation, rather than before the operation.
6382
6383 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6384 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6385 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6386 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6387 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6388 is the value to set in the lock.
6389
6390 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6391 which the previous value in memory operand is copied into the result
6392 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6393
6394 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6395 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6396 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6397 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6398 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6399
6400 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6401 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6402 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6403
6404 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6405 a compare-and-swap operation, if defined.
6406
6407 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6408 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6409 This pattern, if defined, releases a lock set by
6410 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6411 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6412
6413 If the target doesn't implement full semantics for
6414 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6415 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6416 of the memory operand are implementation defined.
6417
6418 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6419 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6420 released only after all previous memory operations have completed.
6421
6422 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6423 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6424
6425 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6426 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6427 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6428 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6429 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6430 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6431 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6432 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6433 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6434 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6435 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6436 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6437 if the operation fails.
6438
6439 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6440 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6441 the memory model in operand 6 is issued.  
6442
6443 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6444 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6445
6446 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6447 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6448 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6449
6450 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6451 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6452 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6453
6454 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6455 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6456 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6457 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6458 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6459 the load operation.
6460
6461 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6462 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6463 operation if a normal load would not be atomic.
6464
6465 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6466 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6467 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6468 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6469 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6470 the operation.
6471
6472 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6473 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6474 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6475 attempted with the result being ignored.
6476
6477 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6478 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6479 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6480 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6481 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6482 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6483 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6484
6485 If this pattern is not present, the built-in function
6486 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6487 compare and swap loop.
6488
6489 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6490 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6491 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6492 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6493 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6494 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6495 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6496 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6497 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6498 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6499 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6500 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6501 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6502
6503 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6504 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6505 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6506
6507 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6508 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6509 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6510 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6511 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6512 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6513 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6514 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6515 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6516 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6517 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6518 operand which contains the value of the memory location before the 
6519 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6520 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6521 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6522
6523 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6524 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6525 loop will be used.
6526
6527 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6528 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6529 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6530 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6531 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6532 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6533 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6534 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6535 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6536 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6537 model semantics and return the result after the operation is performed.
6538 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6539 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6540 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6541 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6542
6543 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6544 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6545 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6546 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6547 used.
6548
6549 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6550 @item @samp{atomic_test_and_set}
6551 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6552 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6553 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6554 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6555 model to be used.
6556
6557 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6558 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6559 instruction.
6560
6561 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6562 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6563 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6564 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6565
6566 If this pattern is not specified, all memory models except
6567 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6568 barrier pattern.
6569
6570 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6571 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6572 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6573 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6574
6575 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6576 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6577 instructions.
6578
6579 If this pattern is not specified, all memory models except
6580 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6581 barrier pattern.
6582
6583 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6584 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6585 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6586 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6587 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6588 these are only needed if the target needs to support the
6589 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6590 builtins.
6591
6592 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6593 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6594
6595 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6596 @item @samp{stack_protect_set}
6597 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6598 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6599 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6600 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6601 having clobbered it.
6602
6603 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6604
6605 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6606 @item @samp{stack_protect_test}
6607 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6608 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6609 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6610 were equal.
6611
6612 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6613 conditional branch pattern is used.
6614
6615 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6616 @item @samp{clear_cache}
6617 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6618 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6619 inclusive and operand 1 exclusive.
6620
6621 If this pattern is not defined, a call to the library function
6622 @code{__clear_cache} is used.
6623
6624 @end table
6625
6626 @end ifset
6627 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6628 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6629 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6630 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6631 @ifset INTERNALS
6632 @node Pattern Ordering
6633 @section When the Order of Patterns Matters
6634 @cindex Pattern Ordering
6635 @cindex Ordering of Patterns
6636
6637 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6638 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6639 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6640 and faster instructions (those that will produce better code when they
6641 do match) should usually go first in the description.
6642
6643 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6644 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6645 instruction for converting a fullword to floating point and another
6646 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6647 an integer to floating point could match either one.  We put the
6648 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6649 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6650 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6651 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6652 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6653 constant value.
6654
6655 @end ifset
6656 @ifset INTERNALS
6657 @node Dependent Patterns
6658 @section Interdependence of Patterns
6659 @cindex Dependent Patterns
6660 @cindex Interdependence of Patterns
6661
6662 In some cases machines support instructions identical except for the
6663 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6664 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6665 patterns are
6666
6667 @smallexample
6668 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6669      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
6670
6671 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6672      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
6673 @end smallexample
6674
6675 @noindent
6676 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
6677 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
6678 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
6679 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
6680 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
6681 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
6682
6683 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
6684 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
6685 compilations.
6686
6687 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
6688 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
6689 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
6690 you should not provide separate patterns for increment and decrement
6691 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
6692 that supports register-register add insns by examining the operands and
6693 generating the appropriate machine instruction.
6694
6695 @end ifset
6696 @ifset INTERNALS
6697 @node Jump Patterns
6698 @section Defining Jump Instruction Patterns
6699 @cindex jump instruction patterns
6700 @cindex defining jump instruction patterns
6701
6702 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
6703 The machine description should define a single pattern, usually
6704 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
6705
6706 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
6707 and a separate branch insn testing the condition code and branching
6708 or not according to its value.  For many machines, however,
6709 separating compares and branches is limiting, which is why the
6710 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
6711 The machine description becomes clearer for architectures that
6712 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
6713 works better when different sets of comparison operators are supported
6714 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
6715 or by conditional branches with respect to conditional stores.
6716
6717 Two separate insns are always used if the machine description represents
6718 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
6719 and on most machines that use a separate condition code register
6720 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
6721 fact, the set and use of the condition code must be separate and
6722 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
6723 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
6724 so that the comparison and branch insns could be located from each other
6725 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
6726
6727 Even in this case having a single entry point for conditional branches
6728 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
6729 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
6730 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
6731 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
6732 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
6733 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
6734
6735 @end ifset
6736 @ifset INTERNALS
6737 @node Looping Patterns
6738 @section Defining Looping Instruction Patterns
6739 @cindex looping instruction patterns
6740 @cindex defining looping instruction patterns
6741
6742 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
6743 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
6744 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
6745 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
6746 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
6747 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
6748 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
6749 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
6750 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
6751 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
6752 the jump.
6753
6754 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
6755 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
6756 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
6757 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
6758 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
6759 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
6760 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
6761 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
6762 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
6763 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
6764 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
6765 following for its @code{dbra} instruction:
6766
6767 @smallexample
6768 @group
6769 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6770   [(set (pc)
6771         (if_then_else
6772           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6773                        (const_int -1))
6774               (const_int 0))
6775           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6776           (pc)))
6777    (set (match_dup 0)
6778         (plus:SI (match_dup 0)
6779                  (const_int -1)))]
6780   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6781   "@dots{}")
6782 @end group
6783 @end smallexample
6784
6785 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
6786 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
6787 since this insn is generated by the instruction combination phase
6788 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
6789 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
6790 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
6791 pattern will not be matched by the combiner.
6792
6793 @smallexample
6794 @group
6795 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6796   [(set (pc)
6797         (if_then_else
6798           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6799               (const_int 1))
6800           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6801           (pc)))
6802    (set (match_dup 0)
6803         (plus:SI (match_dup 0)
6804                  (const_int -1)))]
6805   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6806   "@dots{}")
6807 @end group
6808 @end smallexample
6809
6810 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
6811 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
6812 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
6813 information collected during strength reduction.
6814
6815 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
6816 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
6817 is an optional companion pattern that can be used for initialization
6818 needed for some low-overhead looping instructions.
6819
6820 Note that some machines require the actual looping instruction to be
6821 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
6822 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
6823 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
6824 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
6825 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
6826 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
6827 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
6828 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
6829 desired special iteration counter register was not allocated, this
6830 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
6831 instruction pair.
6832
6833 The essential difference between the
6834 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
6835 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
6836 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
6837 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
6838 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
6839 may become redundant and removed by the flow pass.
6840
6841
6842 @end ifset
6843 @ifset INTERNALS
6844 @node Insn Canonicalizations
6845 @section Canonicalization of Instructions
6846 @cindex canonicalization of instructions
6847 @cindex insn canonicalization
6848
6849 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
6850 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
6851 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
6852 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
6853 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
6854 number of insn patterns required.
6855
6856 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
6857 are performed:
6858
6859 @itemize @bullet
6860 @item
6861 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
6862 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
6863 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
6864 be supplied.
6865
6866 @item
6867 For associative operators, a sequence of operators will always chain
6868 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
6869 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
6870 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
6871 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
6872 floating-point.
6873
6874 @item
6875 @cindex @code{neg}, canonicalization of
6876 @cindex @code{not}, canonicalization of
6877 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6878 @cindex @code{plus}, canonicalization of
6879 @cindex @code{minus}, canonicalization of
6880 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
6881 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
6882 first operand.
6883
6884 @item
6885 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
6886 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
6887 the operations as far as possible.  For instance,
6888 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
6889 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
6890 @code{(minus A (mult B C))}.
6891
6892 @cindex @code{compare}, canonicalization of
6893 @item
6894 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
6895 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
6896
6897 @item
6898 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
6899 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
6900 above.
6901
6902 @item
6903 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
6904 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
6905 of @code{ltu}.
6906
6907 @item
6908 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
6909 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
6910
6911 @item
6912 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
6913 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
6914
6915 @cindex @code{ior}, canonicalization of
6916 @cindex @code{and}, canonicalization of
6917 @cindex De Morgan's law
6918 @item
6919 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
6920 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
6921 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
6922
6923 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
6924 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
6925 for that instruction as
6926
6927 @smallexample
6928 (define_insn ""
6929   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6930         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6931                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
6932   "@dots{}"
6933   "@dots{}")
6934 @end smallexample
6935
6936 @noindent
6937 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
6938
6939 @smallexample
6940 (define_insn ""
6941   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6942         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6943                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
6944   "@dots{}"
6945   "@dots{}")
6946 @end smallexample
6947
6948 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
6949 logically equivalent RTL expressions.
6950
6951 @cindex @code{xor}, canonicalization of
6952 @item
6953 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
6954 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
6955 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
6956
6957 @item
6958 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
6959 the form
6960
6961 @smallexample
6962 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
6963 @end smallexample
6964
6965 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
6966 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
6967 @item
6968 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
6969 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
6970 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
6971
6972 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6973 @item
6974 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
6975 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
6976 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
6977 for @code{zero_extend}.
6978
6979 @item
6980 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
6981 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
6982 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
6983 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
6984 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
6985 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
6986 This transformation is only applied when it can be proven that the
6987 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
6988
6989 @end itemize
6990
6991 Further canonicalization rules are defined in the function
6992 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
6993
6994 @end ifset
6995 @ifset INTERNALS
6996 @node Expander Definitions
6997 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
6998 @cindex expander definitions
6999 @cindex code generation RTL sequences
7000 @cindex defining RTL sequences for code generation
7001
7002 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
7003 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
7004 represent them.  For these target machines, you can write a
7005 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
7006
7007 @findex define_expand
7008 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
7009 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
7010 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
7011
7012 A @code{define_expand} RTX has four operands:
7013
7014 @itemize @bullet
7015 @item
7016 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
7017 use for it is to refer to it by name.
7018
7019 @item
7020 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
7021 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
7022 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
7023
7024 @item
7025 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
7026 used to express how the availability of this pattern depends on
7027 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
7028 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
7029 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
7030 depend on the data in the insn being matched, but only the
7031 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
7032 during initialization in order to learn exactly which named instructions
7033 are available in a particular run.
7034
7035 @item
7036 The preparation statements, a string containing zero or more C
7037 statements which are to be executed before RTL code is generated from
7038 the RTL template.
7039
7040 Usually these statements prepare temporary registers for use as
7041 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
7042 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
7043 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
7044
7045 @item
7046 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
7047 Attributes}.
7048 @end itemize
7049
7050 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
7051 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
7052 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
7053 it.
7054
7055 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
7056 also describes the operands that need to be specified when this pattern
7057 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
7058
7059 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
7060 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
7061 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
7062 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
7063 information to preload the operand into a register if that is required for
7064 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
7065 references should use @code{match_dup}.
7066
7067 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
7068 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
7069 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
7070 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
7071 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
7072 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
7073 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
7074 compute the values and store them into the appropriate elements of
7075 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
7076
7077 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7078 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7079 as a statement.
7080
7081 @table @code
7082
7083 @findex DONE
7084 @item DONE
7085 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7086 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7087 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7088 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7089
7090 @findex FAIL
7091 @item FAIL
7092 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7093 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7094 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7095
7096 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7097 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7098 operations.
7099 @end table
7100
7101 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7102 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7103 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7104 insn.
7105
7106 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7107 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7108 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7109 list of operands, such as this example:
7110
7111 @smallexample
7112 @group
7113 (define_expand "addsi3"
7114   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7115    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7116    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7117 @end group
7118 @group
7119   ""
7120   "
7121 @{
7122   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7123   DONE;
7124 @}")
7125 @end group
7126 @end smallexample
7127
7128 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7129
7130 @smallexample
7131 @group
7132 (define_expand "ashlsi3"
7133   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7134         (ashift:SI
7135 @end group
7136 @group
7137           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7138           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7139   ""
7140   "
7141 @end group
7142 @end smallexample
7143
7144 @smallexample
7145 @group
7146 @{
7147   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7148       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7149     FAIL;
7150 @}")
7151 @end group
7152 @end smallexample
7153
7154 @noindent
7155 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7156 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7157 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7158 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7159 library call).
7160
7161 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7162 patterns with names, then it would be possible to use a
7163 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7164 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7165
7166 @smallexample
7167 (define_expand "zero_extendhisi2"
7168   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7169         (const_int 0))
7170    (set (strict_low_part
7171           (subreg:HI
7172             (match_dup 0)
7173             0))
7174         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7175   ""
7176   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7177 @end smallexample
7178
7179 @noindent
7180 @findex make_safe_from
7181 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7182 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7183 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7184 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7185 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7186 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7187 by emitting another RTL insn.
7188
7189 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7190 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7191 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7192 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7193 on this machine.  So it must be copied into a register with
7194 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7195
7196 @smallexample
7197 (define_expand "zero_extendhisi2"
7198   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7199         (and:SI (subreg:SI
7200                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7201                   0)
7202                 (match_dup 2)))]
7203   ""
7204   "operands[2]
7205      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7206 @end smallexample
7207
7208 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7209 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7210 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7211 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7212 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7213 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7214 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7215 in the compiler.
7216
7217 @end ifset
7218 @ifset INTERNALS
7219 @node Insn Splitting
7220 @section Defining How to Split Instructions
7221 @cindex insn splitting
7222 @cindex instruction splitting
7223 @cindex splitting instructions
7224
7225 There are two cases where you should specify how to split a pattern
7226 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
7227 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
7228 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
7229 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
7230 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
7231 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
7232 cannot be placed into a delay slot.
7233
7234 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
7235 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
7236 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
7237 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
7238 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
7239 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
7240 scheduling.
7241
7242 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
7243 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
7244 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
7245 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7246 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7247 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7248 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7249 split the addition into two insns is machine-dependent.
7250
7251 @findex define_split
7252 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7253 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7254
7255 @smallexample
7256 (define_split
7257   [@var{insn-pattern}]
7258   "@var{condition}"
7259   [@var{new-insn-pattern-1}
7260    @var{new-insn-pattern-2}
7261    @dots{}]
7262   "@var{preparation-statements}")
7263 @end smallexample
7264
7265 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7266 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7267 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7268 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7269 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7270 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7271
7272 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7273 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7274 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7275 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7276 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7277 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7278 must not allocate any space in the stack frame.
7279
7280 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7281 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7282 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7283 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7284 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7285 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7286 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7287 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7288 of those definitions.
7289
7290 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7291 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7292 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7293
7294 @smallexample
7295 (define_split
7296   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7297         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7298   ""
7299   [(set (match_dup 0)
7300         (ashift:SI (match_dup 1)
7301                    (const_int 16)))
7302    (set (match_dup 0)
7303         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7304                      (const_int 16)))]
7305   "
7306 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7307 @end smallexample
7308
7309 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7310 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7311 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7312 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7313 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7314 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7315 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7316 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7317 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7318 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7319
7320 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7321 @file{rs6000.md}:
7322
7323 @smallexample
7324 (define_split
7325   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7326         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7327                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7328   ""
7329   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7330    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7331 "
7332 @{
7333   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7334   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7335
7336   if (low & 0x8000)
7337     high++, low |= 0xffff0000;
7338
7339   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7340   operands[4] = GEN_INT (low);
7341 @}")
7342 @end smallexample
7343
7344 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7345 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7346 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7347 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7348
7349 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7350 an equality comparison of a register and a large constant:
7351
7352 @smallexample
7353 (define_split
7354   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7355         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7356                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7357    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7358   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7359    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7360        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7361   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7362    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7363   "
7364 @{
7365   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7366      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7367      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7368
7369   int c = INTVAL (operands[2]);
7370   int sextc = (c << 16) >> 16;
7371   int xorv = c ^ sextc;
7372
7373   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7374   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7375 @}")
7376 @end smallexample
7377
7378 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7379 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7380 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7381 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7382 are not valid.
7383
7384 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7385 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7386 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7387 several restriction apply.
7388
7389 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7390 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7391 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7392 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7393 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7394 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7395 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7396 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7397 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7398 forward jumps to the newly created labels.
7399
7400 @findex define_insn_and_split
7401 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7402 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7403 this:
7404
7405 @smallexample
7406 (define_insn_and_split
7407   [@var{insn-pattern}]
7408   "@var{condition}"
7409   "@var{output-template}"
7410   "@var{split-condition}"
7411   [@var{new-insn-pattern-1}
7412    @var{new-insn-pattern-2}
7413    @dots{}]
7414   "@var{preparation-statements}"
7415   [@var{insn-attributes}])
7416
7417 @end smallexample
7418
7419 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7420 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7421 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7422 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7423 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7424 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7425 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7426 from i386.md:
7427
7428 @smallexample
7429 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7430   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7431      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7432    (clobber (reg:CC 17))]
7433   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7434   "#"
7435   "&& reload_completed"
7436   [(parallel [(set (match_dup 0)
7437                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7438               (clobber (reg:CC 17))])]
7439   ""
7440   [(set_attr "type" "alu1")])
7441
7442 @end smallexample
7443
7444 In this case, the actual split condition will be
7445 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7446
7447 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7448 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7449 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7450 having to ensure the two patterns' templates match.
7451
7452 @end ifset
7453 @ifset INTERNALS
7454 @node Including Patterns
7455 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7456 @cindex insn includes
7457
7458 @findex include
7459 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7460 look for patterns that are in files other than in the file
7461 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7462
7463 It looks like:
7464
7465 @smallexample
7466
7467 (include
7468   @var{pathname})
7469 @end smallexample
7470
7471 For example:
7472
7473 @smallexample
7474
7475 (include "filestuff")
7476
7477 @end smallexample
7478
7479 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7480 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7481 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7482
7483
7484 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7485 and placed into subdirectories.
7486
7487 By specifying:
7488
7489 @smallexample
7490
7491 (include "BOGUS/filestuff")
7492
7493 @end smallexample
7494
7495 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7496
7497 Specifying an absolute path for the include file such as;
7498 @smallexample
7499
7500 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7501
7502 @end smallexample
7503 is permitted but is not encouraged.
7504
7505 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7506 @cindex directory options .md
7507 @cindex options, directory search
7508 @cindex search options
7509
7510 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7511 For example:
7512
7513 @smallexample
7514
7515 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7516
7517 @end smallexample
7518
7519
7520 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7521 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7522 file, substituting your own version, since these directories are
7523 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7524 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7525 order; the standard default directory come after.
7526
7527
7528 @end ifset
7529 @ifset INTERNALS
7530 @node Peephole Definitions
7531 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7532 @cindex peephole optimizer definitions
7533 @cindex defining peephole optimizers
7534
7535 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7536 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7537
7538 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7539 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7540 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7541 though the second one does not appear to use a register computed in the
7542 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7543 opportunities.
7544
7545 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7546 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7547 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7548 is deprecated.
7549
7550 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7551 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7552 but before scheduling, which may result in much better code for
7553 targets that do scheduling.
7554
7555 @menu
7556 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7557 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7558 @end menu
7559
7560 @end ifset
7561 @ifset INTERNALS
7562 @node define_peephole
7563 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7564 @findex define_peephole
7565
7566 @need 1000
7567 A definition looks like this:
7568
7569 @smallexample
7570 (define_peephole
7571   [@var{insn-pattern-1}
7572    @var{insn-pattern-2}
7573    @dots{}]
7574   "@var{condition}"
7575   "@var{template}"
7576   "@var{optional-insn-attributes}")
7577 @end smallexample
7578
7579 @noindent
7580 The last string operand may be omitted if you are not using any
7581 machine-specific information in this machine description.  If present,
7582 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7583
7584 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7585 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7586 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7587 the next, and so on.
7588
7589 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7590 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7591 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7592 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7593 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7594 stages.
7595
7596 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7597 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7598 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7599 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7600 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7601 other.
7602
7603 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7604 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7605 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7606 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7607 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7608
7609 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7610 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7611 previously tested.
7612
7613 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7614 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7615 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7616 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7617 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7618 patterns.
7619
7620 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7621 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7622 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7623 the operands.
7624
7625 @findex prev_active_insn
7626 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7627 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7628 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7629 to refer to the last of the insns being matched; use
7630 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7631
7632 @findex dead_or_set_p
7633 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7634 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7635 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7636 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7637 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7638 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7639 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7640
7641 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7642 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7643 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7644 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7645 used in matching the original sequence of insns.
7646
7647 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7648 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7649 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7650 as the insn pattern to control how the insn is output.
7651
7652 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7653 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7654
7655 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7656
7657 @smallexample
7658 (define_peephole
7659   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7660    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7661         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7662   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7663 @{
7664   rtx xoperands[2];
7665   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7666 #ifdef MOTOROLA
7667   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7668   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7669   return "fmove.d (sp)+,%0";
7670 #else
7671   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
7672   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
7673   return "fmoved sp@@+,%0";
7674 #endif
7675 @})
7676 @end smallexample
7677
7678 @need 1000
7679 The effect of this optimization is to change
7680
7681 @smallexample
7682 @group
7683 jbsr _foobar
7684 addql #4,sp
7685 movel d1,sp@@-
7686 movel d0,sp@@-
7687 fmoved sp@@+,fp0
7688 @end group
7689 @end smallexample
7690
7691 @noindent
7692 into
7693
7694 @smallexample
7695 @group
7696 jbsr _foobar
7697 movel d1,sp@@
7698 movel d0,sp@@-
7699 fmoved sp@@+,fp0
7700 @end group
7701 @end smallexample
7702
7703 @ignore
7704 @findex CC_REVERSED
7705 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
7706 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
7707 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
7708 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
7709 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
7710 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
7711 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
7712 and in this C code check the condition code status flags and change the
7713 assembler code as appropriate.
7714 @end ignore
7715
7716 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
7717 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
7718 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
7719 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
7720 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
7721 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
7722 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
7723 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
7724 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
7725
7726 @smallexample
7727 (define_insn "divmodsi4"
7728   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7729         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7730                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7731    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7732         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7733   "TARGET_68020"
7734   "divsl%.l %2,%3:%0")
7735 @end smallexample
7736
7737 @noindent
7738 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
7739
7740 @smallexample
7741 (define_peephole
7742   [@dots{}
7743    (parallel
7744     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7745           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7746                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7747      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7748           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
7749    @dots{}]
7750   @dots{})
7751 @end smallexample
7752
7753 @end ifset
7754 @ifset INTERNALS
7755 @node define_peephole2
7756 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
7757 @findex define_peephole2
7758
7759 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
7760 substitute one sequence of instructions for another sequence,
7761 what additional scratch registers may be needed and what their
7762 lifetimes must be.
7763
7764 @smallexample
7765 (define_peephole2
7766   [@var{insn-pattern-1}
7767    @var{insn-pattern-2}
7768    @dots{}]
7769   "@var{condition}"
7770   [@var{new-insn-pattern-1}
7771    @var{new-insn-pattern-2}
7772    @dots{}]
7773   "@var{preparation-statements}")
7774 @end smallexample
7775
7776 The definition is almost identical to @code{define_split}
7777 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
7778 single instruction, but a sequence of instructions.
7779
7780 It is possible to request additional scratch registers for use in the
7781 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
7782 will simply not match.
7783
7784 @findex match_scratch
7785 @findex match_dup
7786 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
7787 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
7788 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
7789 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
7790 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
7791 at which the register must be available.
7792
7793 Here is an example from the IA-32 machine description:
7794
7795 @smallexample
7796 (define_peephole2
7797   [(match_scratch:SI 2 "r")
7798    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7799                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
7800                      [(match_dup 0)
7801                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
7802               (clobber (reg:CC 17))])]
7803   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
7804   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
7805    (parallel [(set (match_dup 0)
7806                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
7807               (clobber (reg:CC 17))])]
7808   "")
7809 @end smallexample
7810
7811 @noindent
7812 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
7813 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
7814 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
7815 to be live only at the point just before the arithmetic.
7816
7817 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
7818 so here's a silly made-up example:
7819
7820 @smallexample
7821 (define_peephole2
7822   [(match_scratch:SI 4 "r")
7823    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
7824    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
7825    (match_dup 4)
7826    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
7827   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
7828   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
7829    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
7830    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
7831    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
7832   "")
7833 @end smallexample
7834
7835 @noindent
7836 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
7837 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
7838 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
7839
7840 @end ifset
7841 @ifset INTERNALS
7842 @node Insn Attributes
7843 @section Instruction Attributes
7844 @cindex insn attributes
7845 @cindex instruction attributes
7846
7847 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
7848 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
7849 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
7850 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
7851 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
7852 to track the condition codes.
7853
7854 @menu
7855 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
7856 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
7857 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
7858 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
7859 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
7860 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
7861 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
7862 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
7863 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
7864 @end menu
7865
7866 @end ifset
7867 @ifset INTERNALS
7868 @node Defining Attributes
7869 @subsection Defining Attributes and their Values
7870 @cindex defining attributes and their values
7871 @cindex attributes, defining
7872
7873 @findex define_attr
7874 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
7875 by the target machine.  It looks like:
7876
7877 @smallexample
7878 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
7879 @end smallexample
7880
7881 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
7882 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
7883 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
7884 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
7885 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
7886 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
7887 be used to automatically generate conditional variants of instruction
7888 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
7889 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
7890 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
7891 so they should not be used elsewhere as alternative names.
7892
7893 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
7894 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
7895 indicate that the attribute takes numeric values.
7896
7897 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
7898 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
7899 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
7900 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
7901 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
7902
7903 @findex insn-attr.h
7904 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
7905 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
7906 specified for an attribute, the following are defined:
7907
7908 @itemize @bullet
7909 @item
7910 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
7911
7912 @item
7913 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
7914 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
7915 the attribute name and value are first converted to uppercase.
7916
7917 @item
7918 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
7919 returns the attribute value for that insn.
7920 @end itemize
7921
7922 For example, if the following is present in the @file{md} file:
7923
7924 @smallexample
7925 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
7926 @end smallexample
7927
7928 @noindent
7929 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
7930
7931 @smallexample
7932 #define HAVE_ATTR_type 1
7933 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
7934                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
7935 extern enum attr_type get_attr_type ();
7936 @end smallexample
7937
7938 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
7939 defined and the function to obtain the attribute's value will return
7940 @code{int}.
7941
7942 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
7943 attributes are not free to use for other purposes:
7944
7945 @table @code
7946 @item length
7947 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
7948 code chunks.  This is especially important when verifying branch
7949 distances. @xref{Insn Lengths}.
7950
7951 @item enabled
7952 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
7953 alternatives of an insn definition from being used during code
7954 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
7955
7956 @item mnemonic
7957 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
7958 specific checks in e.g. the pipeline description.
7959 @xref{Mnemonic Attribute}.
7960 @end table
7961
7962 For each of these special attributes, the corresponding
7963 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
7964 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
7965
7966 @findex define_enum_attr
7967 @anchor{define_enum_attr}
7968 Another way of defining an attribute is to use:
7969
7970 @smallexample
7971 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
7972 @end smallexample
7973
7974 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
7975 the list of values is taken from a separate enumeration called
7976 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
7977 the same list of values for several attributes without having to
7978 repeat the list each time.  For example:
7979
7980 @smallexample
7981 (define_enum "processor" [
7982   model_a
7983   model_b
7984   @dots{}
7985 ])
7986 (define_enum_attr "arch" "processor"
7987   (const (symbol_ref "target_arch")))
7988 (define_enum_attr "tune" "processor"
7989   (const (symbol_ref "target_tune")))
7990 @end smallexample
7991
7992 defines the same attributes as:
7993
7994 @smallexample
7995 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
7996   (const (symbol_ref "target_arch")))
7997 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
7998   (const (symbol_ref "target_tune")))
7999 @end smallexample
8000
8001 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
8002 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
8003 defines a single C enum (@code{processor}).
8004 @end ifset
8005 @ifset INTERNALS
8006 @node Expressions
8007 @subsection Attribute Expressions
8008 @cindex attribute expressions
8009
8010 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
8011 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
8012 Attribute value expressions must have one of the following forms:
8013
8014 @table @code
8015 @cindex @code{const_int} and attributes
8016 @item (const_int @var{i})
8017 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
8018 must be non-negative.
8019
8020 The value of a numeric attribute can be specified either with a
8021 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
8022 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
8023 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
8024 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
8025
8026 @cindex @code{const_string} and attributes
8027 @item (const_string @var{value})
8028 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
8029 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
8030 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
8031 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
8032 of a @code{define_attr}.
8033
8034 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
8035 must be a string containing a non-negative integer (normally
8036 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
8037 contain one of the valid values for the attribute.
8038
8039 @cindex @code{if_then_else} and attributes
8040 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
8041 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
8042 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
8043 otherwise it is @var{false-value}.
8044
8045 @cindex @code{cond} and attributes
8046 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
8047 The first operand of this expression is a vector containing an even
8048 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
8049 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
8050 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
8051 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
8052 expression is that of the @var{default} expression.
8053 @end table
8054
8055 @var{test} expressions can have one of the following forms:
8056
8057 @table @code
8058 @cindex @code{const_int} and attribute tests
8059 @item (const_int @var{i})
8060 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
8061
8062 @cindex @code{not} and attributes
8063 @cindex @code{ior} and attributes
8064 @cindex @code{and} and attributes
8065 @item (not @var{test})
8066 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
8067 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
8068 These tests are true if the indicated logical function is true.
8069
8070 @cindex @code{match_operand} and attributes
8071 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
8072 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
8073 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
8074 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
8075 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
8076 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
8077 string).
8078
8079 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8080
8081 @cindex @code{match_test} and attributes
8082 @item (match_test @var{c-expr})
8083 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8084 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8085
8086 @table @var
8087 @item insn
8088 The rtl instruction under test.
8089 @item which_alternative
8090 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8091 @xref{Output Statement}.
8092 @item operands
8093 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8094 @end table
8095
8096 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8097 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8098 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8099
8100 @smallexample
8101 (match_test "x & 2")
8102 (match_test "(x & 2) != 0")
8103 @end smallexample
8104
8105 @cindex @code{le} and attributes
8106 @cindex @code{leu} and attributes
8107 @cindex @code{lt} and attributes
8108 @cindex @code{gt} and attributes
8109 @cindex @code{gtu} and attributes
8110 @cindex @code{ge} and attributes
8111 @cindex @code{geu} and attributes
8112 @cindex @code{ne} and attributes
8113 @cindex @code{eq} and attributes
8114 @cindex @code{plus} and attributes
8115 @cindex @code{minus} and attributes
8116 @cindex @code{mult} and attributes
8117 @cindex @code{div} and attributes
8118 @cindex @code{mod} and attributes
8119 @cindex @code{abs} and attributes
8120 @cindex @code{neg} and attributes
8121 @cindex @code{ashift} and attributes
8122 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8123 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8124 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8125 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8126 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8127 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8128 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8129 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8130 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8131 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8132 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8133 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8134 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8135 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8136 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8137 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8138 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8139
8140 @findex get_attr
8141 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8142 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8143 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8144 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8145 variable.
8146
8147 @findex eq_attr
8148 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8149 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8150
8151 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8152 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8153 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8154 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8155 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8156 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8157 @emph{not} in the specified list.
8158
8159 For example,
8160
8161 @smallexample
8162 (eq_attr "type" "load,store")
8163 @end smallexample
8164
8165 @noindent
8166 is equivalent to
8167
8168 @smallexample
8169 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
8170 @end smallexample
8171
8172 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
8173 value of the compiler variable @code{which_alternative}
8174 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
8175 example,
8176
8177 @smallexample
8178 (eq_attr "alternative" "2,3")
8179 @end smallexample
8180
8181 @noindent
8182 is equivalent to
8183
8184 @smallexample
8185 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
8186      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
8187 @end smallexample
8188
8189 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
8190 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
8191 a particular pattern.  This is by far the most common case.
8192
8193 @findex attr_flag
8194 @item (attr_flag @var{name})
8195 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
8196 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
8197 scheduled.
8198
8199 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
8200 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
8201 direction of a conditional branch.
8202
8203 This example describes a conditional branch delay slot which
8204 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
8205 for backward branches which are not taken (annul-false).
8206
8207 @smallexample
8208 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
8209   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
8210    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8211         (attr_flag "forward"))
8212    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8213         (attr_flag "backward"))])
8214 @end smallexample
8215
8216 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
8217 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
8218
8219 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
8220 meaning to other passes of the compiler.
8221
8222 @findex attr
8223 @item (attr @var{name})
8224 The value of another attribute is returned.  This is most useful
8225 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
8226 produce more efficient code for non-numeric attributes.
8227 @end table
8228
8229 @end ifset
8230 @ifset INTERNALS
8231 @node Tagging Insns
8232 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
8233 @cindex tagging insns
8234 @cindex assigning attribute values to insns
8235
8236 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
8237 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
8238 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
8239 have an optional last argument to specify the values of attributes for
8240 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
8241 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
8242 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
8243 permits the specification of the values for only one or two attributes
8244 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
8245 next section.
8246
8247 The optional last argument of @code{define_insn} and
8248 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
8249 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
8250 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
8251 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
8252 second operand of the @code{set} is an attribute expression
8253 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8254
8255 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8256 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8257 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8258 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8259 each alternative.
8260
8261 @findex set_attr
8262 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8263 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8264 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8265 of attribute values, one for each alternative.
8266
8267 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8268 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8269
8270 @table @code
8271 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8272 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8273 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8274 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8275 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8276
8277 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8278 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8279 that alternative.
8280
8281 @findex set_attr_alternative
8282 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8283 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8284 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8285 tests on the @samp{alternative} attribute.
8286
8287 @findex attr
8288 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8289 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8290 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8291 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8292 @end table
8293
8294 The following shows three different ways of representing the same
8295 attribute value specification:
8296
8297 @smallexample
8298 (set_attr "type" "load,store,arith")
8299
8300 (set_attr_alternative "type"
8301                       [(const_string "load") (const_string "store")
8302                        (const_string "arith")])
8303
8304 (set (attr "type")
8305      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8306             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8307            (const_string "arith")))
8308 @end smallexample
8309
8310 @need 1000
8311 @findex define_asm_attributes
8312 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8313 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8314 statement.  It has the form:
8315
8316 @smallexample
8317 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8318 @end smallexample
8319
8320 @noindent
8321 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8322 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8323
8324 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8325 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8326
8327 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8328 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8329 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8330 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8331 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8332 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8333 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8334 of a single machine instruction.
8335
8336 @end ifset
8337 @ifset INTERNALS
8338 @node Attr Example
8339 @subsection Example of Attribute Specifications
8340 @cindex attribute specifications example
8341 @cindex attribute specifications
8342
8343 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8344 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8345 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8346 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8347 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8348
8349 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8350 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8351 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8352 operations, floating point operations, and branches.
8353
8354 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8355 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8356 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8357 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8358 changed if the item previously set into the condition code has been
8359 modified.
8360
8361 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8362
8363 @smallexample
8364 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8365
8366 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8367              (cond [(eq_attr "type" "load")
8368                         (const_string "change0")
8369                     (eq_attr "type" "store,branch")
8370                         (const_string "unchanged")
8371                     (eq_attr "type" "arith")
8372                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8373                                       (const_string "set")
8374                                       (const_string "clobber"))]
8375                    (const_string "clobber")))
8376
8377 (define_insn ""
8378   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8379         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8380   ""
8381   "@@
8382    move %0,%1
8383    load %0,%1
8384    store %0,%1"
8385   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8386 @end smallexample
8387
8388 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8389 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8390 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8391 full-word result.
8392
8393 @end ifset
8394 @ifset INTERNALS
8395 @node Insn Lengths
8396 @subsection Computing the Length of an Insn
8397 @cindex insn lengths, computing
8398 @cindex computing the length of an insn
8399
8400 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8401 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8402 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8403 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8404 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8405 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8406
8407 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8408 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8409
8410 @table @code
8411 @cindex @code{match_dup} and attributes
8412 @item (match_dup @var{n})
8413 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8414 must be a @code{label_ref}.
8415
8416 @cindex @code{pc} and attributes
8417 @item (pc)
8418 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
8419 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
8420 this refers to the address of the next insn, because the length of the
8421 current insn is to be computed.
8422 @end table
8423
8424 @cindex @code{addr_vec}, length of
8425 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8426 For normal insns, the length will be determined by value of the
8427 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8428 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8429 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8430
8431 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8432
8433 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
8434 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
8435 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
8436 without using the function call.  You can an example of this in the
8437 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
8438
8439 The following macros can be used to refine the length computation:
8440
8441 @table @code
8442 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8443 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8444 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8445 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8446 that contains the initially computed length of the insn and should be
8447 updated with the correct length of the insn.
8448
8449 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8450 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8451 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8452 may be required.
8453 @end table
8454
8455 @findex get_attr_length
8456 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8457 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8458 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8459 example below illustrates.
8460
8461 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8462 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8463 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8464 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8465 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8466
8467 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8468 as follows:
8469
8470 @smallexample
8471 (define_insn "jump"
8472   [(set (pc)
8473         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8474   ""
8475 @{
8476    return (get_attr_length (insn) == 4
8477            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8478 @}
8479   [(set (attr "length")
8480         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8481                       (const_int 4)
8482                       (const_int 6)))])
8483 @end smallexample
8484
8485 @end ifset
8486 @ifset INTERNALS
8487 @node Constant Attributes
8488 @subsection Constant Attributes
8489 @cindex constant attributes
8490
8491 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8492 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8493 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8494 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8495
8496 @smallexample
8497 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8498  (const
8499   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8500          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8501         (const_string "m88000"))))
8502
8503 (define_attr "memory" "fast,slow"
8504  (const
8505   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8506                 (const_string "fast")
8507                 (const_string "slow"))))
8508 @end smallexample
8509
8510 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8511 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8512 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8513 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8514 forms involving insn attributes.
8515
8516 @end ifset
8517 @ifset INTERNALS
8518 @node Mnemonic Attribute
8519 @subsection Mnemonic Attribute
8520 @cindex mnemonic attribute
8521
8522 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
8523 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
8524 will automatically be generated by the machine description parser if
8525 there is an attribute definition in the md file:
8526
8527 @smallexample
8528 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
8529 @end smallexample
8530
8531 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
8532 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
8533 whenever the machine description parser is not able to determine the
8534 mnemonic string.  This might be the case for output templates
8535 containing more than a single instruction as in
8536 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
8537
8538 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
8539 instruction string is generated via C code.
8540
8541 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
8542 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
8543 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
8544 parser fails to determine it automatically.
8545
8546 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
8547 specific properties in the pipeline description without defining
8548 additional insn attributes.
8549
8550 @smallexample
8551 (define_attr "ooo_expanded" ""
8552   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
8553          (const_int 1)]
8554         (const_int 0)))
8555 @end smallexample
8556
8557 @end ifset
8558 @ifset INTERNALS
8559 @node Delay Slots
8560 @subsection Delay Slot Scheduling
8561 @cindex delay slots, defining
8562
8563 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8564 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8565 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8566 after the instruction are executed as if they were located before it.
8567 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8568 the following instruction before the branch or call is performed.
8569
8570 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8571 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8572 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8573 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8574 annul if the branch is false are supported.
8575
8576 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8577 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8578 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8579 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8580 instruction scheduling.
8581
8582 @findex define_delay
8583 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8584 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8585
8586 @smallexample
8587 (define_delay @var{test}
8588               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8589                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8590                @dots{}])
8591 @end smallexample
8592
8593 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8594 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8595 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8596 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8597 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8598 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8599 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8600 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8601 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8602
8603 For example, in the common case where branch and call insns require
8604 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8605 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8606
8607 @smallexample
8608 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8609               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8610 @end smallexample
8611
8612 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8613 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8614 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8615 expressions are both true.
8616
8617 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8618 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8619 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8620 branch is true, we might represent this as follows:
8621
8622 @smallexample
8623 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8624    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8625     (eq_attr "type" "!branch,call")
8626     (nil)])
8627
8628 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8629               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8630                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8631 @end smallexample
8632 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8633
8634 @end ifset
8635 @ifset INTERNALS
8636 @node Processor pipeline description
8637 @subsection Specifying processor pipeline description
8638 @cindex processor pipeline description
8639 @cindex processor functional units
8640 @cindex instruction latency time
8641 @cindex interlock delays
8642 @cindex data dependence delays
8643 @cindex reservation delays
8644 @cindex pipeline hazard recognizer
8645 @cindex automaton based pipeline description
8646 @cindex regular expressions
8647 @cindex deterministic finite state automaton
8648 @cindex automaton based scheduler
8649 @cindex RISC
8650 @cindex VLIW
8651
8652 To achieve better performance, most modern processors
8653 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8654 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8655 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8656 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8657 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8658 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8659 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8660 MIPS processors).
8661
8662 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8663 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8664 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8665 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8666 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8667 are not available but will be ready in given time after the
8668 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8669 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8670 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
8671 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
8672 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
8673 means that two instructions under execution will be in need of shared
8674 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
8675 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
8676 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
8677 processors.
8678
8679 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
8680 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
8681 instruction scheduler has to have an adequate description of the
8682 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
8683 machine descriptions describe processor parallelism and functional
8684 unit reservations for groups of instructions with the aid of
8685 @dfn{regular expressions}.
8686
8687 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
8688 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
8689 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
8690 automatically generated from the processor pipeline description.  The
8691 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
8692 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
8693 the instruction issue is possible if there is a transition from one
8694 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
8695 furthermore, its speed is not dependent on processor
8696 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
8697 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
8698 can split orthogonal parts of the machine description among several
8699 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
8700 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
8701
8702 @cindex automaton based pipeline description
8703 The rest of this section describes the directives that constitute
8704 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
8705 these constructions within the machine description file is not
8706 important.
8707
8708 @findex define_automaton
8709 @cindex pipeline hazard recognizer
8710 The following optional construction describes names of automata
8711 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
8712 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
8713 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
8714 units to the automata, the total size of the automata is usually
8715 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
8716 construction, only one finite state automaton is generated.
8717
8718 @smallexample
8719 (define_automaton @var{automata-names})
8720 @end smallexample
8721
8722 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
8723 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
8724 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
8725 @code{define_query_cpu_unit}.
8726
8727 @findex define_cpu_unit
8728 @cindex processor functional units
8729 Each processor functional unit used in the description of instruction
8730 reservations should be described by the following construction.
8731
8732 @smallexample
8733 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8734 @end smallexample
8735
8736 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
8737 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
8738 for other goals.
8739
8740 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8741 which the unit is bound.  The automaton should be described in
8742 construction @code{define_automaton}.  You should give
8743 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
8744
8745 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
8746 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
8747 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
8748 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
8749 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
8750 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
8751 description of the subsequent constructions.
8752
8753 @findex define_query_cpu_unit
8754 @cindex querying function unit reservations
8755 The following construction describes CPU functional units analogously
8756 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
8757 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
8758 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
8759 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
8760 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
8761 @acronym{VLIW} insn templates).
8762
8763 @smallexample
8764 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8765 @end smallexample
8766
8767 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
8768 separated by commas.
8769
8770 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8771 which the unit is bound.
8772
8773 @findex define_insn_reservation
8774 @cindex instruction latency time
8775 @cindex regular expressions
8776 @cindex data bypass
8777 The following construction is the major one to describe pipeline
8778 characteristics of an instruction.
8779
8780 @smallexample
8781 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
8782                          @var{condition} @var{regexp})
8783 @end smallexample
8784
8785 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
8786 instruction.  There is an important difference between the old
8787 description and the automaton based pipeline description.  The latency
8788 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
8789 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
8790 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
8791 zero and the cost of output dependencies is the difference between
8792 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
8793 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
8794 change the default costs for any description by using the target hook
8795 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
8796
8797 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
8798 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
8799 the automaton description file generated for debugging.  The internal
8800 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
8801 good practice to use insn classes described in the processor manual.
8802
8803 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
8804 construction.  You should remember that you will be in trouble if
8805 @var{condition} for two or more different
8806 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
8807 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
8808 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
8809 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
8810 the same value is quite difficult (especially if the conditions
8811 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
8812 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
8813 recognizer considerably.
8814
8815 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
8816 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
8817 expression according to the following syntax:
8818
8819 @smallexample
8820        regexp = regexp "," oneof
8821               | oneof
8822
8823        oneof = oneof "|" allof
8824              | allof
8825
8826        allof = allof "+" repeat
8827              | repeat
8828
8829        repeat = element "*" number
8830               | element
8831
8832        element = cpu_function_unit_name
8833                | reservation_name
8834                | result_name
8835                | "nothing"
8836                | "(" regexp ")"
8837 @end smallexample
8838
8839 @itemize @bullet
8840 @item
8841 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
8842 the reservation.
8843
8844 @item
8845 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
8846 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
8847 regular expression @strong{or} etc.
8848
8849 @item
8850 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
8851 regular expression @strong{and} a reservation described by the
8852 second regular expression @strong{and} etc.
8853
8854 @item
8855 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
8856 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
8857 advancing (see @samp{,}).
8858
8859 @item
8860 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
8861 functional unit.
8862
8863 @item
8864 @samp{reservation_name} --- see description of construction
8865 @samp{define_reservation}.
8866
8867 @item
8868 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
8869 @end itemize
8870
8871 @findex define_reservation
8872 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
8873 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
8874 the common part by the following construction
8875
8876 @smallexample
8877 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
8878 @end smallexample
8879
8880 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
8881 Functional unit names and reservation names are in the same name
8882 space.  So the reservation names should be different from the
8883 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
8884
8885 @findex define_bypass
8886 @cindex instruction latency time
8887 @cindex data bypass
8888 The following construction is used to describe exceptions in the
8889 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
8890
8891 @smallexample
8892 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
8893                [@var{guard}])
8894 @end smallexample
8895
8896 @var{number} defines when the result generated by the instructions
8897 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
8898 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
8899 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
8900 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
8901 For example:
8902 @smallexample
8903 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
8904 @end smallexample
8905 defines a bypass between instructions that start with
8906 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
8907 @samp{cpu1_load_}.
8908
8909 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
8910 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
8911 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
8912 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
8913 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
8914 of insn @samp{store} (not a stored value).
8915
8916 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
8917 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
8918 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
8919 bypass without the guard function is chosen.
8920
8921 @findex exclusion_set
8922 @findex presence_set
8923 @findex final_presence_set
8924 @findex absence_set
8925 @findex final_absence_set
8926 @cindex VLIW
8927 @cindex RISC
8928 The following five constructions are usually used to describe
8929 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
8930 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
8931 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
8932
8933 @smallexample
8934 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
8935 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8936 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8937 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8938 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8939 @end smallexample
8940
8941 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
8942 separated by commas.
8943
8944 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
8945 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
8946 separated by white-spaces.
8947
8948 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
8949 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
8950 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
8951 example, the construction is useful for describing processors
8952 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
8953 functional unit which can execute simultaneously only single floating
8954 point insns or only double floating point insns.
8955
8956 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
8957 functional unit in the first string can not be reserved unless at
8958 least one of pattern of units whose names are in the second string is
8959 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
8960 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
8961 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
8962 construction
8963
8964 @smallexample
8965 (presence_set "slot1" "slot0")
8966 @end smallexample
8967
8968 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8969 reservation.  In this case we could write
8970
8971 @smallexample
8972 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
8973 @end smallexample
8974
8975 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
8976 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
8977 done.  When an instruction is issued in given automaton state
8978 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
8979 state is changed.  The first state is a source state, the second one
8980 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
8981 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
8982 done on the result reservation.  This construction is useful to
8983 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
8984 For example, if we use
8985
8986 @smallexample
8987 (presence_set "slot1" "slot0")
8988 @end smallexample
8989
8990 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
8991 @samp{slot0} which is absent in the source state).
8992
8993 @smallexample
8994 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
8995 @end smallexample
8996
8997 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
8998
8999 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
9000 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
9001 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
9002 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
9003 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
9004 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
9005 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
9006 can be described as:
9007
9008 @smallexample
9009 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
9010 @end smallexample
9011
9012 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9013 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
9014 this case we could write
9015
9016 @smallexample
9017 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
9018 @end smallexample
9019
9020 All functional units mentioned in a set should belong to the same
9021 automaton.
9022
9023 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
9024 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
9025 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
9026
9027 @findex automata_option
9028 @cindex deterministic finite state automaton
9029 @cindex nondeterministic finite state automaton
9030 @cindex finite state automaton minimization
9031 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
9032 the following construction.
9033
9034 @smallexample
9035 (automata_option @var{options})
9036 @end smallexample
9037
9038 @var{options} is a string giving options which affect the generated
9039 code.  Currently there are the following options:
9040
9041 @itemize @bullet
9042 @item
9043 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
9044 only worth to do when we are debugging the description and need to
9045 look more accurately at reservations of states.
9046
9047 @item
9048 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
9049 automata.
9050
9051 @item
9052 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
9053 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
9054
9055 @item
9056 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
9057 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
9058 verification and debugging.
9059
9060 @item
9061 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
9062 non-critical errors.
9063
9064 @item
9065 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
9066 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
9067 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
9068 very expensive to construct.  This option is useful if the build
9069 process spends an unacceptably long time in genautomata.
9070
9071 @item
9072 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
9073 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
9074 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
9075 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
9076 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
9077 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
9078
9079 @item
9080 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
9081 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
9082 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
9083 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9084 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9085 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9086 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9087 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9088
9089 @item
9090 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9091 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9092 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9093 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9094 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9095 huge automaton.
9096 @end itemize
9097
9098 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9099 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9100 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9101 the following functional units.
9102
9103 @smallexample
9104 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9105 (define_cpu_unit "port0, port1")
9106 @end smallexample
9107
9108 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9109 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9110 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9111 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9112 multiplication insns can be executed only in the second integer
9113 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
9114 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9115 integer division insn can not be issued until the current division
9116 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9117 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9118 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9119 incurred.  To describe all of this we could specify
9120
9121 @smallexample
9122 (define_cpu_unit "div")
9123
9124 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9125                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9126
9127 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9128                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9129
9130 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
9131                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9132
9133 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9134                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9135
9136 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9137 @end smallexample
9138
9139 To simplify the description we could describe the following reservation
9140
9141 @smallexample
9142 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9143 @end smallexample
9144
9145 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9146 construction
9147
9148 @smallexample
9149 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9150                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9151 @end smallexample
9152
9153
9154 @end ifset
9155 @ifset INTERNALS
9156 @node Conditional Execution
9157 @section Conditional Execution
9158 @cindex conditional execution
9159 @cindex predication
9160
9161 A number of architectures provide for some form of conditional
9162 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9163 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9164 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9165 can be quite tedious to describe these forms directly in the
9166 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
9167
9168 @findex define_cond_exec
9169 @smallexample
9170 (define_cond_exec
9171   [@var{predicate-pattern}]
9172   "@var{condition}"
9173   "@var{output-template}"
9174   "@var{optional-insn-attribues}")
9175 @end smallexample
9176
9177 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
9178 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
9179 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
9180 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
9181 alternative.
9182
9183 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
9184 pattern to match.
9185
9186 @findex current_insn_predicate
9187 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
9188 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
9189 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
9190 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
9191 In order to handle the general case, there is a global variable
9192 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
9193 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
9194
9195 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
9196 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
9197 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
9198 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
9199 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
9200 certain conditions.
9201
9202 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
9203 the @code{predicable} instruction attribute is made.
9204 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
9205 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
9206 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
9207 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
9208 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
9209 list of values.  If that is the case, the port should also define an
9210 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
9211 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
9212
9213 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
9214 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
9215 generated that matches a predicated version of the instruction.
9216 For example,
9217
9218 @smallexample
9219 (define_insn "addsi"
9220   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9221         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9222                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9223   "@var{test1}"
9224   "add %2,%1,%0")
9225
9226 (define_cond_exec
9227   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
9228        (const_int 0))]
9229   "@var{test2}"
9230   "(%0)")
9231 @end smallexample
9232
9233 @noindent
9234 generates a new pattern
9235
9236 @smallexample
9237 (define_insn ""
9238   [(cond_exec
9239      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
9240      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9241           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9242                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
9243   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
9244   "(%3) add %2,%1,%0")
9245 @end smallexample
9246
9247 @end ifset
9248 @ifset INTERNALS
9249 @node Define Subst
9250 @section RTL Templates Transformations
9251 @cindex define_subst
9252
9253 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
9254 templates for the instructions can be derived from the other RTL
9255 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
9256 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
9257 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
9258 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
9259 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
9260 case based on the initial one:
9261
9262 @findex define_subst
9263 @smallexample
9264 (define_subst "@var{name}"
9265   [@var{input-template}]
9266   "@var{condition}"
9267   [@var{output-template}])
9268 @end smallexample
9269 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
9270 which will be transformed.
9271
9272 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
9273 from the input-template to generate a condition to be used in the
9274 output-template.
9275
9276 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
9277 template.
9278
9279 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
9280 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
9281 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
9282 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
9283 the source RTL template and substitution of the attributes with their
9284 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
9285 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
9286 case when the source RTL template is not matched against the
9287 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
9288 deleted.
9289
9290 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
9291 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
9292 @code{define_insn_and_split}).
9293
9294 @menu
9295 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
9296 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
9297 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
9298 @end menu
9299
9300 @node Define Subst Example
9301 @subsection @code{define_subst} Example
9302 @cindex define_subst
9303
9304 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
9305 template transformation.
9306
9307 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
9308 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9309 generated with the following @code{define_subst}:
9310
9311 @smallexample
9312 (define_subst "add_clobber_subst"
9313   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9314         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9315   ""
9316   [(set (match_dup 0)
9317         (match_dup 1))
9318    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9319 @end smallexample
9320
9321 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9322 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9323 applied.
9324
9325 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9326 in @code{define_subst} mentioned above:
9327
9328 @smallexample
9329 (define_insn "maxsi"
9330   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9331         (max:SI
9332           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9333           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9334   ""
9335   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9336  [@dots{}])
9337 @end smallexample
9338
9339 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9340 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9341
9342 @smallexample
9343 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9344 @end smallexample
9345
9346 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9347 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9348 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9349 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9350 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9351 value that would be substituted into the second, transformed,
9352 version of the RTL template.
9353
9354 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9355 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9356 the original RTL template should be changed:
9357
9358 @smallexample
9359 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9360   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9361         (max:SI
9362           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9363           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9364   ""
9365   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9366  [@dots{}])
9367 @end smallexample
9368
9369 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9370
9371 @smallexample
9372 (define_insn "maxsi_noclobber"
9373   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9374         (max:SI
9375           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9376           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9377   ""
9378   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9379  [@dots{}])
9380 (define_insn "maxsi_clobber"
9381   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9382         (max:SI
9383           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9384           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9385    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9386   ""
9387   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9388  [@dots{}])
9389 @end smallexample
9390
9391 @node Define Subst Pattern Matching
9392 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9393 @cindex define_subst
9394
9395 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9396 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9397 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9398 meanings of expressions in the input-template were changed:
9399
9400 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9401 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9402 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9403 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9404 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9405 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9406 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9407 of accepted RTL-templates.
9408
9409 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9410 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9411 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9412 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9413 operands as the operator from the original pattern.
9414
9415 @node Define Subst Output Template
9416 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9417 @cindex define_subst
9418
9419 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9420 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9421 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9422 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9423 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9424 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9425 the input pattern.
9426
9427 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9428 the expression from the original pattern, which matched
9429 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9430 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9431 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9432 from the input pattern.
9433
9434 In the output template one can refer to the expressions from the
9435 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9436 be added by means of standard @code{match_operand}.
9437
9438 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9439 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9440 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9441 indexes would be used in the expression which would replace
9442 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9443 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9444 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9445 @code{match_dup}s are replaced.
9446
9447 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9448 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9449 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9450 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9451 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9452 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9453 @end ifset
9454
9455 @ifset INTERNALS
9456 @node Constant Definitions
9457 @section Constant Definitions
9458 @cindex constant definitions
9459 @findex define_constants
9460
9461 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9462 can be a maintenance problem.
9463
9464 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9465 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9466 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9467 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9468 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9469 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9470 a different value.
9471
9472 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9473
9474 @smallexample
9475 (define_insn ""
9476   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9477      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9478            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9479       (use (reg:SI 179))
9480       (clobber (reg:SI 179))])]
9481   ""
9482   "loadm 0,0,%1,%2")
9483 @end smallexample
9484
9485 You could write:
9486
9487 @smallexample
9488 (define_constants [
9489     (R_BP 177)
9490     (R_FC 178)
9491     (R_CR 179)
9492     (R_Q  180)
9493 ])
9494
9495 (define_insn ""
9496   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9497      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9498            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9499       (use (reg:SI R_CR))
9500       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9501   ""
9502   "loadm 0,0,%1,%2")
9503 @end smallexample
9504
9505 The constants that are defined with a define_constant are also output
9506 in the insn-codes.h header file as #defines.
9507
9508 @cindex enumerations
9509 @findex define_c_enum
9510 You can also use the machine description file to define enumerations.
9511 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9512 are visible to both the machine description file and the main C code.
9513
9514 The syntax is as follows:
9515
9516 @smallexample
9517 (define_c_enum "@var{name}" [
9518   @var{value0}
9519   @var{value1}
9520   @dots{}
9521   @var{valuen}
9522 ])
9523 @end smallexample
9524
9525 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9526 in @file{insn-constants.h}:
9527
9528 @smallexample
9529 enum @var{name} @{
9530   @var{value0} = 0,
9531   @var{value1} = 1,
9532   @dots{}
9533   @var{valuen} = @var{n}
9534 @};
9535 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9536 @end smallexample
9537
9538 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9539 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9540 file, just as if it had been declared with:
9541
9542 @smallexample
9543 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9544 @end smallexample
9545
9546 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9547 begins with @var{cname}.
9548
9549 You can split the enumeration definition into as many statements as
9550 you like.  The above example is directly equivalent to:
9551
9552 @smallexample
9553 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9554 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9555 @dots{}
9556 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9557 @end smallexample
9558
9559 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9560 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9561 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9562 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9563 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9564
9565 Some enumeration names have special significance to GCC:
9566
9567 @table @code
9568 @item unspecv
9569 @findex unspec_volatile
9570 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9571 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9572
9573 @smallexample
9574 (define_c_enum "unspecv" [
9575   UNSPECV_BLOCKAGE
9576 ])
9577 @end smallexample
9578
9579 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9580
9581 @smallexample
9582 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9583 @end smallexample
9584
9585 @item unspec
9586 @findex unspec
9587 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9588 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9589 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9590 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9591 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9592 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9593 for both.
9594 @end table
9595
9596 @findex define_enum
9597 @anchor{define_enum}
9598 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9599
9600 @smallexample
9601 (define_enum "@var{name}" [
9602   @var{value0}
9603   @var{value1}
9604   @dots{}
9605   @var{valuen}
9606 ])
9607 @end smallexample
9608
9609 This directive implies:
9610
9611 @smallexample
9612 (define_c_enum "@var{name}" [
9613   @var{cname}_@var{cvalue0}
9614   @var{cname}_@var{cvalue1}
9615   @dots{}
9616   @var{cname}_@var{cvaluen}
9617 ])
9618 @end smallexample
9619
9620 @findex define_enum_attr
9621 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9622 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9623 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9624 (@pxref{define_enum_attr}).
9625 @end ifset
9626 @ifset INTERNALS
9627 @node Iterators
9628 @section Iterators
9629 @cindex iterators in @file{.md} files
9630
9631 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9632 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9633 facilities to make this process easier.
9634
9635 @menu
9636 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9637 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9638 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9639 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9640 @end menu
9641
9642 @node Mode Iterators
9643 @subsection Mode Iterators
9644 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9645
9646 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9647 For example:
9648
9649 @itemize @bullet
9650 @item
9651 If a processor has hardware support for both single and double
9652 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9653 very similar to the @code{DFmode} ones.
9654
9655 @item
9656 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9657 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9658 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9659 @end itemize
9660
9661 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9662 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9663 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9664 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9665
9666 @menu
9667 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9668 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9669 * Examples::                Examples
9670 @end menu
9671
9672 @node Defining Mode Iterators
9673 @subsubsection Defining Mode Iterators
9674 @findex define_mode_iterator
9675
9676 The syntax for defining a mode iterator is:
9677
9678 @smallexample
9679 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
9680 @end smallexample
9681
9682 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
9683 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
9684 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
9685 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
9686 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
9687 C condition will also require that @var{condi} be true.
9688
9689 For example:
9690
9691 @smallexample
9692 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9693 @end smallexample
9694
9695 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
9696 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
9697 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
9698 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
9699 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
9700
9701 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
9702 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
9703 to @code{@var{mode}}.  For example:
9704
9705 @smallexample
9706 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9707 @end smallexample
9708
9709 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
9710 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
9711
9712 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
9713 significant if two iterators are used in a construct that requires
9714 substitutions.  @xref{Substitutions}.
9715
9716 @node Substitutions
9717 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
9718 @findex define_mode_attr
9719
9720 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
9721 construct will often need slightly different strings or modes.  For
9722 example:
9723
9724 @itemize @bullet
9725 @item
9726 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
9727 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
9728 appropriate mode name for @var{m}.
9729
9730 @item
9731 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
9732 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
9733
9734 @item
9735 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
9736 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
9737 mode for the other operand(s).
9738 @end itemize
9739
9740 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
9741 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
9742 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
9743 upper case.  You can define other attributes using:
9744
9745 @smallexample
9746 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
9747 @end smallexample
9748
9749 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
9750 is the value associated with @var{modei}.
9751
9752 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
9753 each string and mode in the pattern for sequences of the form
9754 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
9755 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
9756 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
9757 value.
9758
9759 For example, suppose an @file{.md} file has:
9760
9761 @smallexample
9762 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9763 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
9764 @end smallexample
9765
9766 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
9767 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
9768 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
9769 @code{"ld\t%0,%1"}.
9770
9771 Here is an example of using an attribute for a mode:
9772
9773 @smallexample
9774 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
9775 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
9776 (define_insn @dots{}
9777   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
9778 @end smallexample
9779
9780 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
9781 substitution will be attempted for every iterator expansion.
9782
9783 @node Examples
9784 @subsubsection Mode Iterator Examples
9785
9786 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
9787 modes and attributes (among others):
9788
9789 @smallexample
9790 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9791 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
9792 @end smallexample
9793
9794 and uses the following template to define both @code{subsi3}
9795 and @code{subdi3}:
9796
9797 @smallexample
9798 (define_insn "sub<mode>3"
9799   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
9800         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
9801                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
9802   ""
9803   "<d>subu\t%0,%1,%2"
9804   [(set_attr "type" "arith")
9805    (set_attr "mode" "<MODE>")])
9806 @end smallexample
9807
9808 This is exactly equivalent to:
9809
9810 @smallexample
9811 (define_insn "subsi3"
9812   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
9813         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
9814                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
9815   ""
9816   "subu\t%0,%1,%2"
9817   [(set_attr "type" "arith")
9818    (set_attr "mode" "SI")])
9819
9820 (define_insn "subdi3"
9821   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
9822         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
9823                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
9824   ""
9825   "dsubu\t%0,%1,%2"
9826   [(set_attr "type" "arith")
9827    (set_attr "mode" "DI")])
9828 @end smallexample
9829
9830 @node Code Iterators
9831 @subsection Code Iterators
9832 @cindex code iterators in @file{.md} files
9833 @findex define_code_iterator
9834 @findex define_code_attr
9835
9836 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
9837
9838 The construct:
9839
9840 @smallexample
9841 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
9842 @end smallexample
9843
9844 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
9845 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
9846 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
9847
9848 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9849 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9850 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
9851 @xref{Defining Mode Iterators}.
9852
9853 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
9854 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
9855 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
9856 Other attributes are defined using:
9857
9858 @smallexample
9859 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
9860 @end smallexample
9861
9862 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
9863
9864 @smallexample
9865 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
9866                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
9867
9868 (define_expand "b<code>"
9869   [(set (pc)
9870         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
9871                                    (const_int 0))
9872                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9873                       (pc)))]
9874   ""
9875 @{
9876   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
9877   DONE;
9878 @})
9879 @end smallexample
9880
9881 This is equivalent to:
9882
9883 @smallexample
9884 (define_expand "bunordered"
9885   [(set (pc)
9886         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
9887                                     (const_int 0))
9888                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9889                       (pc)))]
9890   ""
9891 @{
9892   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
9893   DONE;
9894 @})
9895
9896 (define_expand "bordered"
9897   [(set (pc)
9898         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
9899                                   (const_int 0))
9900                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9901                       (pc)))]
9902   ""
9903 @{
9904   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
9905   DONE;
9906 @})
9907
9908 @dots{}
9909 @end smallexample
9910
9911 @node Int Iterators
9912 @subsection Int Iterators
9913 @cindex int iterators in @file{.md} files
9914 @findex define_int_iterator
9915 @findex define_int_attr
9916
9917 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
9918
9919 The construct:
9920
9921 @smallexample
9922 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
9923 @end smallexample
9924
9925 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
9926 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
9927 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
9928 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
9929 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
9930 define_c_enum.
9931
9932 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9933 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9934 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
9935 @xref{Defining Mode Iterators}.
9936
9937 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
9938 Attributes are defined using:
9939
9940 @smallexample
9941 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
9942 @end smallexample
9943
9944 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
9945
9946 @smallexample
9947 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
9948
9949 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
9950
9951 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
9952   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9953         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9954                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9955                       QABSNEG))]
9956   "TARGET_NEON"
9957   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9958   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9959 )
9960
9961 @end smallexample
9962
9963 This is equivalent to:
9964
9965 @smallexample
9966 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
9967   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9968         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9969                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9970                       UNSPEC_VQABS))]
9971   "TARGET_NEON"
9972   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9973   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9974 )
9975
9976 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
9977   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9978         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9979                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9980                       UNSPEC_VQNEG))]
9981   "TARGET_NEON"
9982   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9983   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9984 )
9985
9986 @end smallexample
9987
9988 @node Subst Iterators
9989 @subsection Subst Iterators
9990 @cindex subst iterators in @file{.md} files
9991 @findex define_subst
9992 @findex define_subst_attr
9993
9994 Subst iterators are special type of iterators with the following
9995 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
9996 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
9997 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
9998 used in RTL-pattern.
9999
10000 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
10001 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
10002 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
10003 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
10004 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
10005 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
10006 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
10007
10008 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
10009 implicitly by the first appearance of the corresponding
10010 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
10011
10012 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
10013
10014 @findex define_subst_attr
10015 @smallexample
10016 (define_subst_attr "@var{name}"
10017   "@var{subst-name}"
10018   "@var{no-subst-value}"
10019   "@var{subst-applied-value}")
10020 @end smallexample
10021
10022 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
10023 referred to.
10024
10025 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
10026 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
10027 RTL-template.
10028
10029 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
10030 replaced in the first copy of the original RTL-template.
10031
10032 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
10033 replaced in the second copy of the original RTL-template.
10034
10035 @end ifset