home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Games of Daze / Infomagic - Games of Daze (Summer 1995) (Disc 1 of 2).iso / djgpp / docs / gcc / md.tex < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1994-12-21  |  153.3 KB  |  3,966 lines

  1. @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994 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. * Patterns::            How to write instruction patterns.
  23. * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
  24. * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
  25. * Output Template::     The output template says how to make assembler code
  26.                           from such an insn.
  27. * Output Statement::    For more generality, write C code to output
  28.                           the assembler code.
  29. * Constraints::         When not all operands are general operands.
  30. * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
  31. * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
  32. * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
  33. * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
  34. * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
  35. * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
  36. * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
  37.                          for a standard operation.
  38. * Insn Splitting::    Splitting Instructions into Multiple Instructions
  39. * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
  40. @end menu
  41.  
  42. @node Patterns
  43. @section Everything about Instruction Patterns
  44. @cindex patterns
  45. @cindex instruction patterns
  46.  
  47. @findex define_insn
  48. Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
  49. to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
  50. be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
  51. output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
  52.  
  53. A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
  54.  
  55. @enumerate
  56. @item
  57. An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
  58. pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
  59. pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
  60. the instruction patterns with those names, if the names are defined
  61. in the machine description.
  62.  
  63. The absence of a name is indicated by writing an empty string
  64. where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
  65. used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
  66. to be combined later on.
  67.  
  68. Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
  69. effect; they are equivalent to no name at all.
  70.  
  71. @item
  72. The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
  73. RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
  74. incomplete because it may contain @code{match_operand},
  75. @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
  76. operands of the instruction.
  77.  
  78. If the vector has only one element, that element is the template for the
  79. instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
  80. instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
  81. elements described.
  82.  
  83. @item
  84. @cindex pattern conditions
  85. @cindex conditions, in patterns
  86. A condition.  This is a string which contains a C expression that is
  87. the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
  88.  
  89. @cindex named patterns and conditions
  90. For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
  91. the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
  92. flags.  The compiler needs to test these conditions during
  93. initialization in order to learn exactly which named instructions are
  94. available in a particular run.
  95.  
  96. @findex operands
  97. For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
  98. individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
  99. recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
  100. @code{operands}.
  101.  
  102. @item
  103. The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
  104. insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
  105. to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
  106.  
  107. When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
  108. of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
  109.  
  110. @item
  111. Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
  112. this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
  113. @end enumerate
  114.  
  115. @node Example
  116. @section Example of @code{define_insn}
  117. @cindex @code{define_insn} example
  118.  
  119. Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
  120.  
  121. @example
  122. (define_insn "tstsi"
  123.   [(set (cc0)
  124.         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
  125.   ""
  126.   "*
  127. @{ if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
  128.     return \"tstl %0\";
  129.   return \"cmpl #0,%0\"; @}")
  130. @end example
  131.  
  132. This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
  133. a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
  134. has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
  135. @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
  136. pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
  137. can be constructed using this pattern.
  138.  
  139. The output control string is a piece of C code which chooses which
  140. output template to return based on the kind of operand and the specific
  141. type of CPU for which code is being generated.
  142.  
  143. @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
  144.  
  145. @node RTL Template
  146. @section RTL Template
  147. @cindex RTL insn template
  148. @cindex generating insns
  149. @cindex insns, generating
  150. @cindex recognizing insns
  151. @cindex insns, recognizing
  152.  
  153. The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
  154. and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
  155. says how to construct an insn from specified operands.
  156.  
  157. Construction involves substituting specified operands into a copy of the
  158. template.  Matching involves determining the values that serve as the
  159. operands in the insn being matched.  Both of these activities are
  160. controlled by special expression types that direct matching and
  161. substitution of the operands.
  162.  
  163. @table @code
  164. @findex match_operand
  165. @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
  166. This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
  167. the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
  168. will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
  169. appears at this position in the insn will be taken as operand
  170. number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
  171. pattern will not match at all.
  172.  
  173. Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
  174. each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
  175. expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
  176. are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
  177. expressions.
  178.  
  179. @var{predicate} is a string that is the name of a C function that accepts two
  180. arguments, an expression and a machine mode.  During matching, the
  181. function will be called with the putative operand as the expression and
  182. @var{m} as the mode argument (if @var{m} is not specified,
  183. @code{VOIDmode} will be used, which normally causes @var{predicate} to accept
  184. any mode).  If it returns zero, this instruction pattern fails to match.
  185. @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be done
  186. on the operand, so anything which occurs in this position is valid.
  187.  
  188. Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
  189. not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
  190. @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
  191. Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
  192. @code{VOIDmode}.
  193.  
  194. @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
  195. class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
  196.  
  197. People are often unclear on the difference between the constraint and the
  198. predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
  199. pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
  200. controls various decisions in the case of an insn which does match.
  201.  
  202. @findex general_operand
  203. On CISC machines, the most common @var{predicate} is
  204. @code{"general_operand"}.  This function checks that the putative
  205. operand is either a constant, a register or a memory reference, and that
  206. it is valid for mode @var{m}.
  207.  
  208. @findex register_operand
  209. For an operand that must be a register, @var{predicate} should be
  210. @code{"register_operand"}.  Using @code{"general_operand"} would be
  211. valid, since the reload pass would copy any non-register operands
  212. through registers, but this would make GNU CC do extra work, it would
  213. prevent invariant operands (such as constant) from being removed from
  214. loops, and it would prevent the register allocator from doing the best
  215. possible job.  On RISC machines, it is usually most efficient to allow
  216. @var{predicate} to accept only objects that the constraints allow.
  217.  
  218. @findex immediate_operand
  219. For an operand that must be a constant, you must be sure to either use
  220. @code{"immediate_operand"} for @var{predicate}, or make the instruction
  221. pattern's extra condition require a constant, or both.  You cannot
  222. expect the constraints to do this work!  If the constraints allow only
  223. constants, but the predicate allows something else, the compiler will
  224. crash when that case arises.
  225.  
  226. @findex match_scratch
  227. @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
  228. This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
  229. and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
  230. expression.
  231.  
  232. When matching patterns, this is equivalent to
  233.  
  234. @smallexample
  235. (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
  236. @end smallexample
  237.  
  238. but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
  239. expression.
  240.  
  241. If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
  242. expressions whose operands are either a hard register or
  243. @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
  244. necessary.  @xref{Side Effects}.
  245.  
  246. @findex match_dup
  247. @item (match_dup @var{n})
  248. This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
  249. It is used when the operand needs to appear more than once in the
  250. insn.
  251.  
  252. In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
  253. the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
  254. matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
  255. number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
  256. appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
  257. identical-looking expression.
  258.  
  259. @findex match_operator
  260. @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
  261. This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
  262. code.
  263.  
  264. When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
  265. expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
  266. operands are constructed from the patterns @var{operands}.
  267.  
  268. When matching an expression, it matches an expression if the function
  269. @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
  270. patterns @var{operands} match the operands of the expression.
  271.  
  272. Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
  273. follows, to match any expression whose operator is one of the
  274. commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
  275.  
  276. @smallexample
  277. int
  278. commutative_operator (x, mode)
  279.      rtx x;
  280.      enum machine_mode mode;
  281. @{
  282.   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
  283.   if (GET_MODE (x) != mode)
  284.     return 0;
  285.   return (GET_RTX_CLASS (code) == 'c'
  286.           || code == EQ || code == NE);
  287. @}
  288. @end smallexample
  289.  
  290. Then the following pattern will match any RTL expression consisting
  291. of a commutative operator applied to two general operands:
  292.  
  293. @smallexample
  294. (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
  295.   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
  296.    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
  297. @end smallexample
  298.  
  299. Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
  300. because the expressions to be matched all contain two operands.
  301.  
  302. When this pattern does match, the two operands of the commutative
  303. operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
  304. by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
  305. will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
  306. (operands[3])} to see which commutative operator was used.
  307.  
  308. The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
  309. @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
  310. predicate function, and that function is solely responsible for
  311. deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
  312.  
  313. When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
  314. the operation (i.e. the expression code) for the expression to be
  315. made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
  316. into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
  317. gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
  318. only its expression code matters.
  319.  
  320. When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
  321. it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
  322. is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
  323. register allocation because the register allocator often looks at
  324. operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
  325.  
  326. There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
  327. operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
  328. never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
  329. However, if parts of its @var{operands} are matched by
  330. @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
  331. their own.
  332.  
  333. @findex match_op_dup
  334. @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
  335. Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
  336. operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
  337. substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
  338. differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
  339. determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
  340. recognition template, and it matches only an identical-looking
  341. expression.
  342.  
  343. @findex match_parallel
  344. @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
  345. This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
  346. @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
  347. expression should only appear at the top level of an insn pattern.
  348.  
  349. When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
  350. this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
  351. is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
  352. vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
  353. @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
  354. @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
  355. @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
  356. of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
  357. those listed in the @code{match_parallel}.@refill
  358.  
  359. A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
  360. multiple expressions, which can contain a variable number of elements
  361. in a @code{parallel}.  For example,
  362. @c the following is *still* going over.  need to change the code.
  363. @c also need to work on grouping of this example.  --mew 1feb93
  364.  
  365. @smallexample
  366. (define_insn ""
  367.   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
  368.      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
  369.            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
  370.       (use (reg:SI 179))
  371.       (clobber (reg:SI 179))])]
  372.   ""
  373.   "loadm 0,0,%1,%2")
  374. @end smallexample
  375.  
  376. This example comes from @file{a29k.md}.  The function
  377. @code{load_multiple_operations} is defined in @file{a29k.c} and checks
  378. that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
  379. @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
  380. registers and memory locations.
  381.  
  382. An insn that matches this pattern might look like:
  383.  
  384. @smallexample
  385. (parallel
  386.  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
  387.   (use (reg:SI 179))
  388.   (clobber (reg:SI 179))
  389.   (set (reg:SI 21)
  390.        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
  391.                         (const_int 4))))
  392.   (set (reg:SI 22)
  393.        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
  394.                         (const_int 8))))])
  395. @end smallexample
  396.  
  397. @findex match_par_dup
  398. @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
  399. Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
  400. @code{match_operator}.
  401.  
  402. @findex address
  403. @item (address (match_operand:@var{m} @var{n} "address_operand" ""))
  404. This complex of expressions is a placeholder for an operand number
  405. @var{n} in a ``load address'' instruction: an operand which specifies
  406. a memory location in the usual way, but for which the actual operand
  407. value used is the address of the location, not the contents of the
  408. location.
  409.  
  410. @code{address} expressions never appear in RTL code, only in machine
  411. descriptions.  And they are used only in machine descriptions that do
  412. not use the operand constraint feature.  When operand constraints are
  413. in use, the letter @samp{p} in the constraint serves this purpose.
  414.  
  415. @var{m} is the machine mode of the @emph{memory location being
  416. addressed}, not the machine mode of the address itself.  That mode is
  417. always the same on a given target machine (it is @code{Pmode}, which
  418. normally is @code{SImode}), so there is no point in mentioning it;
  419. thus, no machine mode is written in the @code{address} expression.  If
  420. some day support is added for machines in which addresses of different
  421. kinds of objects appear differently or are used differently (such as
  422. the PDP-10), different formats would perhaps need different machine
  423. modes and these modes might be written in the @code{address}
  424. expression.
  425. @end table
  426.  
  427. @node Output Template
  428. @section Output Templates and Operand Substitution
  429. @cindex output templates
  430. @cindex operand substitution
  431.  
  432. @cindex @samp{%} in template
  433. @cindex percent sign
  434. The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
  435. assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
  436. fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
  437. to specify where to substitute an operand; it can also be used to
  438. identify places where different variants of the assembler require
  439. different syntax.
  440.  
  441. In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
  442. operand @var{n} at that point in the string.
  443.  
  444. @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
  445. alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
  446. below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
  447. additional letters with nonstandard meanings.
  448.  
  449. @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
  450. constant value without the syntax that normally indicates an immediate
  451. operand.
  452.  
  453. @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
  454. the constant is negated before printing.
  455.  
  456. @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
  457. memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
  458. be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
  459. assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
  460. as if it were a memory reference.
  461.  
  462. @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
  463. instruction.
  464.  
  465. @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
  466. entire compilation.  This is useful for making local labels to be
  467. referred to more than once in a single template that generates multiple
  468. assembler instructions.
  469.  
  470. @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
  471. does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
  472. @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
  473. defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
  474. which punctuation characters are valid with the
  475. @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
  476.  
  477. @cindex \
  478. @cindex backslash
  479. The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
  480. for the instructions, with @samp{\;} between them.
  481.  
  482. @cindex matching operands
  483. When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
  484. each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
  485. Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
  486. arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
  487. operand.
  488.  
  489. One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
  490. distinguish between different assembler languages for the same machine; for
  491. example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
  492. requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
  493. example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
  494. syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
  495. but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
  496. syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
  497. defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
  498. it to do nothing.
  499.  
  500. @cindex @code{#} in template
  501. As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
  502. instructs the compiler to first split the insn, and then output the
  503. resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
  504. output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
  505. multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
  506. already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
  507. instead of writing an output template that emits the multiple assembler
  508. instructions.
  509.  
  510. If @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use
  511. @samp{@{option0|option1|option2@}} constructs in the templates.  These
  512. describe multiple variants of assembler language syntax.
  513. @xref{Instruction Output}.
  514.  
  515. @node Output Statement
  516. @section C Statements for Assembler Output
  517. @cindex output statements
  518. @cindex C statements for assembler output
  519. @cindex generating assembler output
  520.  
  521. Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
  522. assembler code for all the cases that are recognized by a single
  523. instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
  524. operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
  525. machine instructions.
  526.  
  527. If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
  528. a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
  529. leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
  530. pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
  531. if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
  532. into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
  533. might write this pattern:
  534.  
  535. @smallexample
  536. (define_insn "addsi3"
  537.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  538.         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
  539.                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
  540.   ""
  541.   "@@
  542.    addr %2,%0
  543.    addm %2,%0")
  544. @end smallexample
  545.  
  546. @cindex @code{*} in template
  547. @cindex asterisk in template
  548. If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
  549. output template but rather a piece of C program that should compute a
  550. template.  It should execute a @code{return} statement to return the
  551. template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
  552. require doublequote characters to delimit them.  To include these
  553. doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
  554.  
  555. The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
  556. is @code{rtx []}.
  557.  
  558. It is very common to select different ways of generating assembler code
  559. based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
  560. careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
  561. integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
  562. @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
  563. will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
  564. superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
  565. values of those bits.
  566.  
  567. @findex output_asm_insn
  568. It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
  569. or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
  570. receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
  571. vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
  572. that you declare locally and initialize yourself.
  573.  
  574. @findex which_alternative
  575. When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
  576. the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
  577. was matched.  When this is so, the C code can test the variable
  578. @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
  579. that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
  580. etc.).
  581.  
  582. For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
  583. for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
  584. a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
  585.  
  586. @smallexample
  587. (define_insn ""
  588.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  589.         (const_int 0))]
  590.   ""
  591.   "*
  592.   return (which_alternative == 0
  593.           ? \"clrreg %0\" : \"clrmem %0\");
  594.   ")
  595. @end smallexample
  596.  
  597. The example above, where the assembler code to generate was
  598. @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
  599. as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
  600.  
  601. @smallexample
  602. @group
  603. (define_insn ""
  604.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  605.         (const_int 0))]
  606.   ""
  607.   "@@
  608.    clrreg %0
  609.    clrmem %0")
  610. @end group
  611. @end smallexample
  612. @end ifset
  613.  
  614. @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
  615. @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the full
  616. @c manual's context are conditionalized to appear only in the full manual.
  617. @ifset INTERNALS
  618. @node Constraints
  619. @section Operand Constraints
  620. @cindex operand constraints
  621. @cindex constraints
  622.  
  623. Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify a
  624. constraint for the type of operands allowed.  
  625. @end ifset
  626. @ifclear INTERNALS
  627. @node Constraints
  628. @section Constraints for @code{asm} Operands
  629. @cindex operand constraints, @code{asm}
  630. @cindex constraints, @code{asm}
  631. @cindex @code{asm} constraints
  632.  
  633. Here are specific details on what constraint letters you can use with
  634. @code{asm} operands.
  635. @end ifclear
  636. Constraints can say whether
  637. an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
  638. operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
  639. operand may be an immediate constant, and which possible values it may
  640. have.  Constraints can also require two operands to match.
  641.  
  642. @ifset INTERNALS
  643. @menu
  644. * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
  645. * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
  646. * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
  647. * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
  648. * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
  649. * No Constraints::      Describing a clean machine without constraints.
  650. @end menu
  651. @end ifset
  652.  
  653. @ifclear INTERNALS
  654. @menu
  655. * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
  656. * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
  657. * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
  658. * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
  659. @end menu
  660. @end ifclear
  661.  
  662. @node Simple Constraints
  663. @subsection Simple Constraints
  664. @cindex simple constraints
  665.  
  666. The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
  667. which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
  668. the letters that are allowed:
  669.  
  670. @table @asis
  671. @cindex @samp{m} in constraint
  672. @cindex memory references in constraints
  673. @item @samp{m}
  674. A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
  675. supports in general.
  676.  
  677. @cindex offsettable address
  678. @cindex @samp{o} in constraint
  679. @item @samp{o}
  680. A memory operand is allowed, but only if the address is
  681. @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
  682. the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
  683. may be added to the address and the result is also a valid memory
  684. address.
  685.  
  686. @cindex autoincrement/decrement addressing
  687. For example, an address which is constant is offsettable; so is an
  688. address that is the sum of a register and a constant (as long as a
  689. slightly larger constant is also within the range of address-offsets
  690. supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
  691. address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
  692. addresses may or may not be offsettable depending on the other
  693. addressing modes that the machine supports.
  694.  
  695. Note that in an output operand which can be matched by another
  696. operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
  697. by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
  698. and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
  699.  
  700. @cindex @samp{V} in constraint
  701. @item @samp{V}
  702. A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
  703. would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
  704.  
  705. @cindex @samp{<} in constraint
  706. @item @samp{<}
  707. A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
  708. postdecrement) is allowed.
  709.  
  710. @cindex @samp{>} in constraint
  711. @item @samp{>}
  712. A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
  713. postincrement) is allowed.
  714.  
  715. @cindex @samp{r} in constraint
  716. @cindex registers in constraints
  717. @item @samp{r}
  718. A register operand is allowed provided that it is in a general
  719. register.
  720.  
  721. @cindex @samp{d} in constraint
  722. @item @samp{d}, @samp{a}, @samp{f}, @dots{}
  723. Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
  724. particular classes of registers.  @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are
  725. defined on the 68000/68020 to stand for data, address and floating
  726. point registers.
  727.  
  728. @cindex constants in constraints
  729. @cindex @samp{i} in constraint
  730. @item @samp{i}
  731. An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
  732. This includes symbolic constants whose values will be known only at
  733. assembly time.
  734.  
  735. @cindex @samp{n} in constraint
  736. @item @samp{n}
  737. An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
  738. Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
  739. than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
  740. rather than @samp{i}.
  741.  
  742. @cindex @samp{I} in constraint
  743. @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
  744. Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
  745. a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
  746. explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
  747. 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
  748. This is the range permitted as a shift count in the shift
  749. instructions.
  750.  
  751. @cindex @samp{E} in constraint
  752. @item @samp{E}
  753. An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
  754. allowed, but only if the target floating point format is the same as
  755. that of the host machine (on which the compiler is running).
  756.  
  757. @cindex @samp{F} in constraint
  758. @item @samp{F}
  759. An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
  760. allowed.
  761.  
  762. @cindex @samp{G} in constraint
  763. @cindex @samp{H} in constraint
  764. @item @samp{G}, @samp{H}
  765. @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
  766. permit immediate floating operands in particular ranges of values.
  767.  
  768. @cindex @samp{s} in constraint
  769. @item @samp{s}
  770. An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
  771. allowed.
  772.  
  773. This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
  774. value not known at compile time, it certainly must allow any known
  775. value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
  776. better code to be generated.
  777.  
  778. For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
  779. use an immediate operand; but if the immediate value is between -128
  780. and 127, better code results from loading the value into a register and
  781. using the register.  This is because the load into the register can be
  782. done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
  783. by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
  784. range -128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
  785. constraints.
  786.  
  787. @cindex @samp{g} in constraint
  788. @item @samp{g}
  789. Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
  790. registers that are not general registers.
  791.  
  792. @cindex @samp{X} in constraint
  793. @item @samp{X}
  794. @ifset INTERNALS
  795. Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
  796. @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
  797. a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually 
  798. require a scratch register.
  799. @end ifset
  800. @ifclear INTERNALS
  801. Any operand whatsoever is allowed.
  802. @end ifclear
  803.  
  804. @cindex @samp{0} in constraint
  805. @cindex digits in constraint
  806. @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
  807. An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
  808. digit is used together with letters within the same alternative, the
  809. digit should come last.
  810.  
  811. @cindex matching constraint
  812. @cindex constraint, matching
  813. This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
  814. that the assembler has only a single operand that fills two roles
  815. @ifset INTERNALS
  816. considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
  817. input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
  818. @end ifset
  819. @ifclear INTERNALS
  820. which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
  821. two input operands and an output operand, but on most CISC 
  822. @end ifclear
  823. machines an add instruction really has only two operands, one of them an
  824. input-output operand:
  825.  
  826. @smallexample
  827. addl #35,r12
  828. @end smallexample
  829.  
  830. Matching constraints are used in these circumstances.
  831. More precisely, the two operands that match must include one input-only
  832. operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
  833. smaller number than the number of the operand that uses it in the
  834. constraint.
  835.  
  836. @ifset INTERNALS
  837. For operands to match in a particular case usually means that they
  838. are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
  839. specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
  840. as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
  841. For proper results in such cases, the output template should always
  842. use the output-operand's number when printing the operand.
  843. @end ifset
  844.  
  845. @cindex load address instruction
  846. @cindex push address instruction
  847. @cindex address constraints
  848. @cindex @samp{p} in constraint
  849. @item @samp{p}
  850. An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
  851. for ``load address'' and ``push address'' instructions.
  852.  
  853. @findex address_operand
  854. @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
  855. as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
  856. the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
  857. reference for which the address would be valid.
  858.  
  859. @cindex extensible constraints
  860. @cindex @samp{Q}, in constraint
  861. @item @samp{Q}, @samp{R}, @samp{S}, @dots{} @samp{U}
  862. Letters in the range @samp{Q} through @samp{U} may be defined in a
  863. machine-dependent fashion to stand for arbitrary operand types.
  864. @ifset INTERNALS
  865. The machine description macro @code{EXTRA_CONSTRAINT} is passed the
  866. operand as its first argument and the constraint letter as its
  867. second operand.
  868.  
  869. A typical use for this would be to distinguish certain types of
  870. memory references that affect other insn operands.
  871.  
  872. Do not define these constraint letters to accept register references
  873. (@code{reg}); the reload pass does not expect this and would not handle
  874. it properly.
  875. @end ifset
  876. @end table
  877.  
  878. @ifset INTERNALS
  879. In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
  880. its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
  881. from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
  882. the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
  883. done by copying an operand into a register.
  884.  
  885. Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
  886.  
  887. @smallexample
  888. (define_insn ""
  889.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
  890.         (plus:SI (match_dup 0)
  891.                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
  892.   ""
  893.   "@dots{}")
  894. @end smallexample
  895.  
  896. @noindent
  897. which has two operands, one of which must appear in two places, and
  898.  
  899. @smallexample
  900. (define_insn ""
  901.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
  902.         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  903.                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
  904.   ""
  905.   "@dots{}")
  906. @end smallexample
  907.  
  908. @noindent
  909. which has three operands, two of which are required by a constraint to be
  910. identical.  If we are considering an insn of the form
  911.  
  912. @smallexample
  913. (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
  914.   (set (reg:SI 3)
  915.        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
  916.   @dots{})
  917. @end smallexample
  918.  
  919. @noindent
  920. the first pattern would not apply at all, because this insn does not
  921. contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
  922. say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns.''
  923. The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
  924. is something wrong with it.''  It would direct the reload pass of the
  925. compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
  926. results might look like this:
  927.  
  928. @smallexample
  929. (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
  930.   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
  931.   @dots{})
  932.  
  933. (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
  934.   (set (reg:SI 3)
  935.        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
  936.   @dots{})
  937. @end smallexample
  938.  
  939. It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
  940. constraints that can handle any RTL expression that could be present for
  941. that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
  942. for each possible combination of operand expressions, have at least one
  943. alternative which can handle that combination of operands.)  The
  944. constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
  945. the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
  946. reloading any possible operand so that it will fit.
  947.  
  948. @itemize @bullet
  949. @item
  950. If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
  951. there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
  952.  
  953. For example, an operand whose constraints permit everything except
  954. registers is safe provided its predicate rejects registers.
  955.  
  956. An operand whose predicate accepts only constant values is safe
  957. provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
  958. constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
  959. if the predicate is more selective, then the constraints may also be
  960. more selective.
  961.  
  962. @item
  963. Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
  964. So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
  965. certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
  966. compiler knows how to copy a register into another register of the
  967. proper class in order to make an instruction valid.
  968.  
  969. @cindex nonoffsettable memory reference
  970. @cindex memory reference, nonoffsettable
  971. @item
  972. A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
  973. address into a register.  So if the constraint uses the letter
  974. @samp{o}, all memory references are taken care of.
  975.  
  976. @item
  977. A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
  978. hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
  979. in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
  980. @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
  981.  
  982. @item
  983. If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
  984. was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
  985. the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
  986. not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
  987. compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
  988. objects allowed by the constraint.
  989. @end itemize
  990.  
  991. If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
  992. not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
  993. to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
  994. how to copy a register temporarily into memory.
  995. @end ifset
  996.  
  997. @node Multi-Alternative
  998. @subsection Multiple Alternative Constraints
  999. @cindex multiple alternative constraints
  1000.  
  1001. Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
  1002. operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
  1003. register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
  1004. operand into a register; but it cannot combine one memory location into
  1005. another.
  1006.  
  1007. These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
  1008. can be described by a series of letters for each operand.  The overall
  1009. constraint for an operand is made from the letters for this operand
  1010. from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
  1011. the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
  1012. @ifset INTERNALS
  1013. Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
  1014.  
  1015. @smallexample
  1016. (define_insn "iorsi3"
  1017.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
  1018.         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
  1019.                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
  1020.   @dots{})
  1021. @end smallexample
  1022.  
  1023. The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
  1024. operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
  1025. 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
  1026. @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
  1027. @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
  1028. meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
  1029. @end ifset
  1030.  
  1031. @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
  1032. If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
  1033. Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
  1034. must be added to copy the operands so that that alternative applies.
  1035. The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
  1036. need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
  1037. These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
  1038.  
  1039. @table @code
  1040. @cindex @samp{?} in constraint
  1041. @cindex question mark
  1042. @item ?
  1043. Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
  1044. as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
  1045. this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
  1046. in it.
  1047.  
  1048. @cindex @samp{!} in constraint
  1049. @cindex exclamation point
  1050. @item !
  1051. Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
  1052. This alternative can still be used if it fits without reloading,
  1053. but if reloading is needed, some other alternative will be used.
  1054. @end table
  1055.  
  1056. @ifset INTERNALS
  1057. When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
  1058. the appearance of the assembler code is determined mostly by which
  1059. alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
  1060. assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
  1061. the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
  1062. the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
  1063. @end ifset
  1064.  
  1065. @ifset INTERNALS
  1066. @node Class Preferences
  1067. @subsection Register Class Preferences
  1068. @cindex class preference constraints
  1069. @cindex register class preference constraints
  1070.  
  1071. @cindex voting between constraint alternatives
  1072. The operand constraints have another function: they enable the compiler
  1073. to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
  1074. allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
  1075. insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
  1076. letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
  1077. The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
  1078. The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
  1079. favor of a general register.  The machine description says which registers
  1080. are considered general.
  1081.  
  1082. Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
  1083. classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
  1084. @end ifset
  1085.  
  1086. @node Modifiers
  1087. @subsection Constraint Modifier Characters
  1088. @cindex modifiers in constraints
  1089. @cindex constraint modifier characters
  1090.  
  1091. @c prevent bad page break with this line
  1092. Here are constraint modifier characters.
  1093.  
  1094. @table @samp
  1095. @cindex @samp{=} in constraint
  1096. @item =
  1097. Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
  1098. value is discarded and replaced by output data.
  1099.  
  1100. @cindex @samp{+} in constraint
  1101. @item +
  1102. Means that this operand is both read and written by the instruction.
  1103.  
  1104. When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
  1105. it needs to know which operands are inputs to the instruction and
  1106. which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
  1107. identifies an operand that is both input and output; all other operands
  1108. are assumed to be input only.
  1109.  
  1110. @cindex @samp{&} in constraint
  1111. @item &
  1112. Means (in a particular alternative) that this operand is written
  1113. before the instruction is finished using the input operands.
  1114. Therefore, this operand may not lie in a register that is used as an
  1115. input operand or as part of any memory address.
  1116.  
  1117. @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
  1118. constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
  1119. requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
  1120. @samp{movdf} insn of the 68000.
  1121.  
  1122. @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
  1123.  
  1124. @cindex @samp{%} in constraint
  1125. @item %
  1126. Declares the instruction to be commutative for this operand and the
  1127. following operand.  This means that the compiler may interchange the
  1128. two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
  1129. constraints.
  1130. @ifset INTERNALS
  1131. This is often used in patterns for addition instructions
  1132. that really have only two operands: the result must go in one of the
  1133. arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
  1134. instruction is defined:
  1135.  
  1136. @smallexample
  1137. (define_insn "addhi3"
  1138.   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
  1139.      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
  1140.               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
  1141.   @dots{})
  1142. @end smallexample
  1143. @end ifset
  1144.  
  1145. @cindex @samp{#} in constraint
  1146. @item #
  1147. Says that all following characters, up to the next comma, are to be
  1148. ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
  1149. register preferences.
  1150.  
  1151. @ifset INTERNALS
  1152. @cindex @samp{*} in constraint
  1153. @item *
  1154. Says that the following character should be ignored when choosing
  1155. register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
  1156. constraint as a constraint, and no effect on reloading.
  1157.  
  1158. Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
  1159. halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
  1160. copying it into an address register.  While either kind of register is
  1161. acceptable, the constraints on an address-register destination are
  1162. less strict, so it is best if register allocation makes an address
  1163. register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
  1164. constraint letter (for data register) is ignored when computing
  1165. register preferences.
  1166.  
  1167. @smallexample
  1168. (define_insn "extendhisi2"
  1169.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
  1170.         (sign_extend:SI
  1171.          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
  1172.   @dots{})
  1173. @end smallexample
  1174. @end ifset
  1175. @end table
  1176.  
  1177. @node Machine Constraints
  1178. @subsection Constraints for Particular Machines
  1179. @cindex machine specific constraints
  1180. @cindex constraints, machine specific
  1181.  
  1182. Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
  1183. in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
  1184. people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
  1185. that usually have very similar meanings across architectures.  The most
  1186. commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
  1187. general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
  1188. @samp{I}, usually the letter indicating the most common
  1189. immediate-constant format.
  1190.  
  1191. For each machine architecture, the @file{config/@var{machine}.h} file
  1192. defines additional constraints.  These constraints are used by the
  1193. compiler itself for instruction generation, as well as for @code{asm}
  1194. statements; therefore, some of the constraints are not particularly
  1195. interesting for @code{asm}.  The constraints are defined through these
  1196. macros:
  1197.  
  1198. @table @code
  1199. @item REG_CLASS_FROM_LETTER
  1200. Register class constraints (usually lower case).
  1201.  
  1202. @item CONST_OK_FOR_LETTER_P
  1203. Immediate constant constraints, for non-floating point constants of
  1204. word size or smaller precision (usually upper case).
  1205.  
  1206. @item CONST_DOUBLE_OK_FOR_LETTER_P
  1207. Immediate constant constraints, for all floating point constants and for
  1208. constants of greater than word size precision (usually upper case).
  1209.  
  1210. @item EXTRA_CONSTRAINT
  1211. Special cases of registers or memory.  This macro is not required, and
  1212. is only defined for some machines.
  1213. @end table
  1214.  
  1215. Inspecting these macro definitions in the compiler source for your
  1216. machine is the best way to be certain you have the right constraints.
  1217. However, here is a summary of the machine-dependent constraints
  1218. available on some particular machines.
  1219.  
  1220. @table @emph
  1221. @item ARM family---@file{arm.h}
  1222. @table @code
  1223. @item f
  1224. Floating-point register
  1225.  
  1226. @item F
  1227. One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
  1228. or 10.0
  1229.  
  1230. @item G
  1231. Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
  1232. were negated
  1233.  
  1234. @item I
  1235. Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
  1236. instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
  1237. multiple of 2
  1238.  
  1239. @item J
  1240. Integer in the range -4095 to 4095
  1241.  
  1242. @item K
  1243. Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
  1244.  
  1245. @item L
  1246. Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
  1247.  
  1248. @item M
  1249. Integer in the range 0 to 32
  1250.  
  1251. @item Q
  1252. A memory reference where the exact address is in a single register 
  1253. (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
  1254.  
  1255. @item R
  1256. An item in the constant pool
  1257.  
  1258. @item S
  1259. A symbol in the text segment of the current file
  1260. @end table
  1261.  
  1262. @item AMD 29000 family---@file{a29k.h}
  1263. @table @code
  1264. @item l
  1265. Local register 0
  1266.  
  1267. @item b
  1268. Byte Pointer (@samp{BP}) register
  1269.  
  1270. @item q
  1271. @samp{Q} register
  1272.  
  1273. @item h
  1274. Special purpose register
  1275.  
  1276. @item A
  1277. First accumulator register
  1278.  
  1279. @item a
  1280. Other accumulator register
  1281.  
  1282. @item f
  1283. Floating point register
  1284.  
  1285. @item I
  1286. Constant greater than 0, less than 0x100
  1287.  
  1288. @item J
  1289. Constant greater than 0, less than 0x10000
  1290.  
  1291. @item K
  1292. Constant whose high 24 bits are on (1)
  1293.  
  1294. @item L
  1295. 16 bit constant whose high 8 bits are on (1)
  1296.  
  1297. @item M
  1298. 32 bit constant whose high 16 bits are on (1)
  1299.  
  1300. @item N
  1301. 32 bit negative constant that fits in 8 bits
  1302.  
  1303. @item O
  1304. The constant 0x80000000 or, on the 29050, any 32 bit constant
  1305. whose low 16 bits are 0.
  1306.  
  1307. @item P
  1308. 16 bit negative constant that fits in 8 bits
  1309.  
  1310. @item G
  1311. @itemx H
  1312. A floating point constant (in @code{asm} statements, use the machine
  1313. independent @samp{E} or @samp{F} instead)
  1314. @end table
  1315.  
  1316. @item IBM RS6000---@file{rs6000.h}
  1317. @table @code
  1318. @item b
  1319. Address base register
  1320.  
  1321. @item f
  1322. Floating point register
  1323.  
  1324. @item h
  1325. @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
  1326.  
  1327. @item q
  1328. @samp{MQ} register
  1329.  
  1330. @item c
  1331. @samp{CTR} register
  1332.  
  1333. @item l
  1334. @samp{LINK} register
  1335.  
  1336. @item x
  1337. @samp{CR} register (condition register) number 0
  1338.  
  1339. @item y
  1340. @samp{CR} register (condition register)
  1341.  
  1342. @item I
  1343. Signed 16 bit constant
  1344.  
  1345. @item J
  1346. Constant whose low 16 bits are 0
  1347.  
  1348. @item K
  1349. Constant whose high 16 bits are 0
  1350.  
  1351. @item L
  1352. Constant suitable as a mask operand
  1353.  
  1354. @item M
  1355. Constant larger than 31
  1356.  
  1357. @item N
  1358. Exact power of 2
  1359.  
  1360. @item O
  1361. Zero
  1362.  
  1363. @item P
  1364. Constant whose negation is a signed 16 bit constant
  1365.  
  1366. @item G
  1367. Floating point constant that can be loaded into a register with one
  1368. instruction per word
  1369.  
  1370. @item Q
  1371. Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
  1372. for @code{asm} statements)
  1373. @end table
  1374.  
  1375. @item Intel 386---@file{i386.h}
  1376. @table @code
  1377. @item q
  1378. @samp{a}, @code{b}, @code{c}, or @code{d} register
  1379.  
  1380. @item A
  1381. @samp{a}, or @code{d} register (for 64-bit ints)
  1382.  
  1383. @item f
  1384. Floating point register
  1385.  
  1386. @item t
  1387. First (top of stack) floating point register
  1388.  
  1389. @item u
  1390. Second floating point register
  1391.  
  1392. @item a
  1393. @samp{a} register
  1394.  
  1395. @item b
  1396. @samp{b} register
  1397.  
  1398. @item c
  1399. @samp{c} register
  1400.  
  1401. @item d
  1402. @samp{d} register
  1403.  
  1404. @item D
  1405. @samp{di} register
  1406.  
  1407. @item S
  1408. @samp{si} register
  1409.  
  1410. @item I
  1411. Constant in range 0 to 31 (for 32 bit shifts)
  1412.  
  1413. @item J
  1414. Constant in range 0 to 63 (for 64 bit shifts)
  1415.  
  1416. @item K
  1417. @samp{0xff}
  1418.  
  1419. @item L
  1420. @samp{0xffff}
  1421.  
  1422. @item M
  1423. 0, 1, 2, or 3 (shifts for @code{lea} instruction)
  1424.  
  1425. @item G
  1426. Standard 80387 floating point constant
  1427. @end table
  1428.  
  1429. @item Intel 960---@file{i960.h}
  1430. @table @code
  1431. @item f
  1432. Floating point register (@code{fp0} to @code{fp3})
  1433.  
  1434. @item l
  1435. Local register (@code{r0} to @code{r15})
  1436.  
  1437. @item b
  1438. Global register (@code{g0} to @code{g15})
  1439.  
  1440. @item d
  1441. Any local or global register
  1442.  
  1443. @item I
  1444. Integers from 0 to 31
  1445.  
  1446. @item J
  1447. 0
  1448.  
  1449. @item K
  1450. Integers from -31 to 0
  1451.  
  1452. @item G
  1453. Floating point 0
  1454.  
  1455. @item H
  1456. Floating point 1
  1457. @end table
  1458.  
  1459. @item MIPS---@file{mips.h}
  1460. @table @code
  1461. @item d
  1462. General-purpose integer register
  1463.  
  1464. @item f
  1465. Floating-point register (if available)
  1466.  
  1467. @item h
  1468. @samp{Hi} register
  1469.  
  1470. @item l
  1471. @samp{Lo} register
  1472.  
  1473. @item x
  1474. @samp{Hi} or @samp{Lo} register
  1475.  
  1476. @item y
  1477. General-purpose integer register
  1478.  
  1479. @item z
  1480. Floating-point status register
  1481.  
  1482. @item I
  1483. Signed 16 bit constant (for arithmetic instructions)
  1484.  
  1485. @item J
  1486. Zero
  1487.  
  1488. @item K
  1489. Zero-extended 16-bit constant (for logic instructions)
  1490.  
  1491. @item L
  1492. Constant with low 16 bits zero (can be loaded with @code{lui})
  1493.  
  1494. @item M
  1495. 32 bit constant which requires two instructions to load (a constant
  1496. which is not @samp{I}, @samp{K}, or @samp{L})
  1497.  
  1498. @item N
  1499. Negative 16 bit constant
  1500.  
  1501. @item O
  1502. Exact power of two
  1503.  
  1504. @item P
  1505. Positive 16 bit constant
  1506.  
  1507. @item G
  1508. Floating point zero
  1509.  
  1510. @item Q
  1511. Memory reference that can be loaded with more than one instruction
  1512. (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
  1513.  
  1514. @item R
  1515. Memory reference that can be loaded with one instruction
  1516. (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
  1517.  
  1518. @item S
  1519. Memory reference in external OSF/rose PIC format
  1520. (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
  1521. @end table
  1522.  
  1523. @item Motorola 680x0---@file{m68k.h}
  1524. @table @code
  1525. @item a
  1526. Address register
  1527.  
  1528. @item d
  1529. Data register
  1530.  
  1531. @item f
  1532. 68881 floating-point register, if available
  1533.  
  1534. @item x
  1535. Sun FPA (floating-point) register, if available
  1536.  
  1537. @item y
  1538. First 16 Sun FPA registers, if available
  1539.  
  1540. @item I
  1541. Integer in the range 1 to 8
  1542.  
  1543. @item J
  1544. 16 bit signed number
  1545.  
  1546. @item K
  1547. Signed number whose magnitude is greater than 0x80
  1548.  
  1549. @item L
  1550. Integer in the range -8 to -1
  1551.  
  1552. @item G
  1553. Floating point constant that is not a 68881 constant
  1554.  
  1555. @item H
  1556. Floating point constant that can be used by Sun FPA
  1557. @end table
  1558.  
  1559. @need 1000
  1560. @item SPARC---@file{sparc.h}
  1561. @table @code
  1562. @item f
  1563. Floating-point register
  1564.  
  1565. @item I
  1566. Signed 13 bit constant
  1567.  
  1568. @item J
  1569. Zero
  1570.  
  1571. @item K
  1572. 32 bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
  1573. loaded with the @code{sethi} instruction)
  1574.  
  1575. @item G
  1576. Floating-point zero
  1577.  
  1578. @item H
  1579. Signed 13 bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
  1580.  
  1581. @item Q
  1582. Memory reference that can be loaded with one instruction  (@samp{m} is
  1583. more appropriate for @code{asm} statements)
  1584.  
  1585. @item S
  1586. Constant, or memory address
  1587.  
  1588. @item T
  1589. Memory address aligned to an 8-byte boundary
  1590.  
  1591. @item U 
  1592. Even register
  1593. @end table
  1594. @end table
  1595.  
  1596. @ifset INTERNALS
  1597. @node No Constraints
  1598. @subsection Not Using Constraints
  1599. @cindex no constraints
  1600. @cindex not using constraints
  1601.  
  1602. Some machines are so clean that operand constraints are not required.  For
  1603. example, on the Vax, an operand valid in one context is valid in any other
  1604. context.  On such a machine, every operand constraint would be @samp{g},
  1605. excepting only operands of ``load address'' instructions which are
  1606. written as if they referred to a memory location's contents but actual
  1607. refer to its address.  They would have constraint @samp{p}.
  1608.  
  1609. @cindex empty constraints
  1610. For such machines, instead of writing @samp{g} and @samp{p} for all
  1611. the constraints, you can choose to write a description with empty constraints.
  1612. Then you write @samp{""} for the constraint in every @code{match_operand}.
  1613. Address operands are identified by writing an @code{address} expression
  1614. around the @code{match_operand}, not by their constraints.
  1615.  
  1616. When the machine description has just empty constraints, certain parts
  1617. of compilation are skipped, making the compiler faster.  However,
  1618. few machines actually do not need constraints; all machine descriptions
  1619. now in existence use constraints.
  1620. @end ifset
  1621.  
  1622. @ifset INTERNALS
  1623. @node Standard Names
  1624. @section Standard Pattern Names For Generation
  1625. @cindex standard pattern names
  1626. @cindex pattern names
  1627. @cindex names, pattern
  1628.  
  1629. Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
  1630. generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
  1631. instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
  1632. pattern in to accomplish a certain task.
  1633.  
  1634. @table @asis
  1635. @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
  1636. @item @samp{mov@var{m}}
  1637. Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lower case.
  1638. This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
  1639. 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
  1640.  
  1641. If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
  1642. own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
  1643. to store the specified value in the part of the register that corresponds
  1644. to mode @var{m}.  The effect on the rest of the register is undefined.
  1645.  
  1646. This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
  1647. of these names @emph{must} be defined, because there is no other way
  1648. to copy a datum from one place to another.
  1649.  
  1650. Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
  1651. Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
  1652. slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
  1653. a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
  1654. into a register.
  1655.  
  1656. @findex force_reg
  1657. Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
  1658. RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
  1659. registers other than the operands.  For example, if you support the
  1660. pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
  1661. @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
  1662. function which might generate new pseudo registers.
  1663.  
  1664. This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
  1665. fetching those modes from memory normally requires several insns and
  1666. some temporary registers.  Look in @file{spur.md} to see how the
  1667. requirement can be satisfied.
  1668.  
  1669. @findex change_address
  1670. During reload a memory reference with an invalid address may be passed
  1671. as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
  1672. later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
  1673. address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
  1674. replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
  1675. an address into a valid address and no routine (such as
  1676. @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
  1677. @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
  1678.  
  1679. @findex reload_in_progress
  1680. The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
  1681. declared if required) can be used to determine whether such special
  1682. handling is required.
  1683.  
  1684. The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
  1685. machine description, but typically on a RISC machine these can only be
  1686. pseudo registers that did not get hard registers, while on other
  1687. machines explicit memory references will get optional reloads.
  1688.  
  1689. If a scratch register is required to move an object to or from memory,
  1690. it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to reload.  But this
  1691. is impossible during and after reload.  If there are cases needing
  1692. scratch registers after reload, you must define
  1693. @code{SECONDARY_INPUT_RELOAD_CLASS} and perhaps also
  1694. @code{SECONDARY_OUTPUT_RELOAD_CLASS} to detect them, and provide
  1695. patterns @samp{reload_in@var{m}} or @samp{reload_out@var{m}} to handle
  1696. them.  @xref{Register Classes}.
  1697.  
  1698. The constraints on a @samp{move@var{m}} must permit moving any hard
  1699. register to any other hard register provided that
  1700. @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
  1701. @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
  1702.  
  1703. It is obligatory to support floating point @samp{move@var{m}}
  1704. instructions into and out of any registers that can hold fixed point
  1705. values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
  1706. @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
  1707. point members.
  1708.  
  1709. There may also be a need to support fixed point @samp{move@var{m}}
  1710. instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
  1711. have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
  1712. true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
  1713. floating point registers, then the constraints of the fixed point
  1714. @samp{move@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
  1715. reload into a floating point register.
  1716.  
  1717. @cindex @code{reload_in} instruction pattern
  1718. @cindex @code{reload_out} instruction pattern
  1719. @item @samp{reload_in@var{m}}
  1720. @itemx @samp{reload_out@var{m}}
  1721. Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
  1722. move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
  1723. register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
  1724. macro in @pxref{Register Classes}.
  1725.  
  1726. @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
  1727. @item @samp{movstrict@var{m}}
  1728. Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
  1729. with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
  1730. the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
  1731. any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
  1732.  
  1733. @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
  1734. @item @samp{load_multiple}
  1735. Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
  1736. Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
  1737. is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
  1738. number of consecutive registers.
  1739.  
  1740. Define this only if the target machine really has such an instruction;
  1741. do not define this if the most efficient way of loading consecutive
  1742. registers from memory is to do them one at a time.
  1743.  
  1744. On some machines, there are restrictions as to which consecutive
  1745. registers can be stored into memory, such as particular starting or
  1746. ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
  1747. machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
  1748. and make the pattern fail if the restrictions are not met.
  1749.  
  1750. Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
  1751. @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
  1752. also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
  1753. @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
  1754. @file{a29k.md} and @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn
  1755. pattern.
  1756.  
  1757. @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
  1758. @item @samp{store_multiple}
  1759. Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
  1760. into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
  1761. consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
  1762. operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
  1763.  
  1764. @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
  1765. @item @samp{add@var{m}3}
  1766. Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
  1767. must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
  1768. means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
  1769.  
  1770. @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
  1771. @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
  1772. @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
  1773. @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
  1774. @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
  1775. @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
  1776. @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
  1777. @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
  1778. @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
  1779. @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
  1780. @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
  1781. @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
  1782. @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
  1783. @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
  1784. @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}, @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
  1785. @itemx @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}, @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
  1786. @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
  1787. Similar, for other arithmetic operations.
  1788.  
  1789. @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
  1790. @item @samp{mulhisi3}
  1791. Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
  1792. a @code{SImode} product in operand 0.
  1793.  
  1794. @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
  1795. @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
  1796. @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
  1797. Similar widening-multiplication instructions of other widths.
  1798.  
  1799. @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
  1800. @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
  1801. @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
  1802. @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
  1803. Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
  1804. multiplication.
  1805.  
  1806. @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
  1807. @item @samp{divmod@var{m}4}
  1808. Signed division that produces both a quotient and a remainder.
  1809. Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
  1810. in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
  1811.  
  1812. For machines with an instruction that produces both a quotient and a
  1813. remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
  1814. provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
  1815. allows optimization in the relatively common case when both the quotient
  1816. and remainder are computed.
  1817.  
  1818. If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
  1819. exists and is more efficient than the instruction that produces both,
  1820. write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
  1821. @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
  1822. quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
  1823.  
  1824. @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
  1825. @item @samp{udivmod@var{m}4}
  1826. Similar, but does unsigned division.
  1827.  
  1828. @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
  1829. @item @samp{ashl@var{m}3}
  1830. Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
  1831. 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
  1832. operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
  1833. instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
  1834. mode before generating the instruction.
  1835.  
  1836. @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
  1837. @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
  1838. @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
  1839. @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
  1840. @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
  1841. Other shift and rotate instructions, analogous to the
  1842. @code{ashl@var{m}3} instructions.
  1843.  
  1844. @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
  1845. @item @samp{neg@var{m}2}
  1846. Negate operand 1 and store the result in operand 0.
  1847.  
  1848. @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
  1849. @item @samp{abs@var{m}2}
  1850. Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
  1851.  
  1852. @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
  1853. @item @samp{sqrt@var{m}2}
  1854. Store the square root of operand 1 into operand 0.
  1855.  
  1856. The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
  1857. corresponds to the C data type @code{double}.
  1858.  
  1859. @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
  1860. @item @samp{ffs@var{m}2}
  1861. Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
  1862. of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
  1863. of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
  1864. pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
  1865. generating the instruction.
  1866.  
  1867. The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
  1868. corresponds to the C data type @code{int}.
  1869.  
  1870. @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
  1871. @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
  1872. Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
  1873.  
  1874. @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
  1875. @item @samp{cmp@var{m}}
  1876. Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
  1877. The RTL pattern should look like this:
  1878.  
  1879. @smallexample
  1880. (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
  1881.                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
  1882. @end smallexample
  1883.  
  1884. @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
  1885. @item @samp{tst@var{m}}
  1886. Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
  1887. The RTL pattern should look like this:
  1888.  
  1889. @smallexample
  1890. (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
  1891. @end smallexample
  1892.  
  1893. @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
  1894. not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
  1895. would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
  1896. The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
  1897.  
  1898. @cindex @code{movstr@var{m}} instruction pattern
  1899. @item @samp{movstr@var{m}}
  1900. Block move instruction.  The addresses of the destination and source
  1901. strings are the first two operands, and both are in mode @code{Pmode}.
  1902. The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
  1903.  
  1904. The fourth operand is the known shared alignment of the source and
  1905. destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
  1906. compiler knows that both source and destination are word-aligned,
  1907. it may provide the value 4 for this operand.
  1908.  
  1909. These patterns need not give special consideration to the possibility
  1910. that the source and destination strings might overlap.
  1911.  
  1912. @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
  1913. @item @samp{cmpstr@var{m}}
  1914. Block compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
  1915. it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
  1916. of @samp{movstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
  1917. byte by byte in lexicographic order.  The effect of the instruction is
  1918. to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
  1919. comparison.
  1920.  
  1921. @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
  1922. Compute the length of a string, with three operands.
  1923. Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
  1924. a @code{mem} referring to the first character of the string,
  1925. operand 2 is the character to search for (normally zero),
  1926. and operand 3 is a constant describing the known alignment
  1927. of the beginning of the string.
  1928.  
  1929. @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
  1930. @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
  1931. Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
  1932. floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
  1933. @var{n}).
  1934.  
  1935. @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
  1936. @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
  1937. Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
  1938. to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
  1939. @var{n}).
  1940.  
  1941. @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
  1942. @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
  1943. Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
  1944. point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
  1945. has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
  1946. the value of operand 1 is an integer.
  1947.  
  1948. @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
  1949. @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
  1950. Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
  1951. point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
  1952. has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
  1953. value of operand 1 is an integer.
  1954.  
  1955. @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
  1956. @item @samp{ftrunc@var{m}2}
  1957. Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
  1958. integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
  1959. store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
  1960.  
  1961. @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
  1962. @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
  1963. Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
  1964. of mode @var{m} by converting the value to an integer.
  1965.  
  1966. @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
  1967. @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
  1968. Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
  1969. value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
  1970.  
  1971. @cindex @code{trunc@var{mn}} instruction pattern
  1972. @item @samp{trunc@var{m}@var{n}}
  1973. Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
  1974. store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
  1975. point or both floating point.
  1976.  
  1977. @cindex @code{extend@var{mn}} instruction pattern
  1978. @item @samp{extend@var{m}@var{n}}
  1979. Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
  1980. store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
  1981. point or both floating point.
  1982.  
  1983. @cindex @code{zero_extend@var{mn}} instruction pattern
  1984. @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}}
  1985. Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
  1986. store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
  1987. point.
  1988.  
  1989. @cindex @code{extv} instruction pattern
  1990. @item @samp{extv}
  1991. Extract a bit field from operand 1 (a register or memory operand), where
  1992. operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
  1993. and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
  1994. Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
  1995. @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
  1996. be valid for @code{word_mode}.
  1997.  
  1998. The RTL generation pass generates this instruction only with constants
  1999. for operands 2 and 3.
  2000.  
  2001. The bit-field value is sign-extended to a full word integer
  2002. before it is stored in operand 0.
  2003.  
  2004. @cindex @code{extzv} instruction pattern
  2005. @item @samp{extzv}
  2006. Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
  2007.  
  2008. @cindex @code{insv} instruction pattern
  2009. @item @samp{insv}
  2010. Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a bit
  2011. field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
  2012. operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
  2013. @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
  2014. Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
  2015.  
  2016. The RTL generation pass generates this instruction only with constants
  2017. for operands 1 and 2.
  2018.  
  2019. @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
  2020. @item @samp{s@var{cond}}
  2021. Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
  2022. Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
  2023. @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
  2024. as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
  2025.  
  2026. You specify the mode that the operand must have when you write the
  2027. @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
  2028. which mode you have used and supplies an operand of that mode.
  2029.  
  2030. The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
  2031. else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
  2032. you should omit it from the machine description.  You describe to the
  2033. compiler exactly which value is stored by defining the macro
  2034. @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
  2035. found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
  2036. should omit those operations from the machine description.
  2037.  
  2038. These operations may fail, but should do so only in relatively
  2039. uncommon cases; if they would fail for common cases involving
  2040. integer comparisons, it is best to omit these patterns.
  2041.  
  2042. If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
  2043. that copies the constant one to the target and branches around an
  2044. assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
  2045. the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
  2046. followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
  2047. @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
  2048. the machine description.
  2049.  
  2050. @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
  2051. @item @samp{b@var{cond}}
  2052. Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
  2053. refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
  2054. condition @var{cond}.
  2055.  
  2056. Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
  2057. instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
  2058. case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
  2059. simply store the operands away and generate all the required insns in a
  2060. @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
  2061. branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
  2062. immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
  2063. pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
  2064.  
  2065. Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
  2066. where the mode used for the comparison depends on the condition being
  2067. tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}
  2068.  
  2069. The above discussion also applies to @samp{s@var{cond}} patterns.
  2070.  
  2071. @cindex @code{call} instruction pattern
  2072. @item @samp{call}
  2073. Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
  2074. function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
  2075. (in mode @code{SImode}, except it is normally a @code{const_int});
  2076. operand 2 is the number of registers used as operands.
  2077.  
  2078. On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
  2079. pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
  2080. to put this information into the assembler code; they can put it in
  2081. the RTL instead of operand 1.
  2082.  
  2083. Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
  2084. function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
  2085. expression even if it would not be a legitimate memory address on the
  2086. target machine.  If it is also not a valid argument for a call
  2087. instruction, the pattern for this operation should be a
  2088. @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
  2089. address into a register and uses that register in the call instruction.
  2090.  
  2091. @cindex @code{call_value} instruction pattern
  2092. @item @samp{call_value}
  2093. Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
  2094. register in which the value is returned.  There are three more
  2095. operands, the same as the three operands of the @samp{call}
  2096. instruction (but with numbers increased by one).
  2097.  
  2098. Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
  2099. insn.
  2100.  
  2101. @cindex @code{call_pop} instruction pattern
  2102. @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
  2103. @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
  2104. Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
  2105. if @code{RETURN_POPS_ARGS} is non-zero.  They should emit a @code{parallel}
  2106. that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
  2107. adjustment made to the frame pointer.
  2108.  
  2109. For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be non-zero, the use of these
  2110. patterns increases the number of functions for which the frame pointer
  2111. can be eliminated, if desired.
  2112.  
  2113. @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
  2114. @item @samp{untyped_call}
  2115. Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
  2116. the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
  2117. calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
  2118. expression where each element is a @code{set} expression that indicates
  2119. the saving of a function return value into the result block.
  2120.  
  2121. This instruction pattern should be defined to support
  2122. @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
  2123. to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
  2124. returned.  This instruction pattern is required on machines that have
  2125. multiple registers that can hold a return value (i.e.
  2126. @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
  2127.  
  2128. @cindex @code{return} instruction pattern
  2129. @item @samp{return}
  2130. Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
  2131. defined only if a single instruction can do all the work of returning
  2132. from a function.
  2133.  
  2134. Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
  2135. RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
  2136. multiple instructions are usually needed to return from a function, but
  2137. some class of functions only requires one instruction to implement a
  2138. return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
  2139. to save any registers or allocate stack space.
  2140.  
  2141. @findex reload_completed
  2142. @findex leaf_function_p
  2143. For such machines, the condition specified in this pattern should only
  2144. be true when @code{reload_completed} is non-zero and the function's
  2145. epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
  2146. windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
  2147. a register window push is required.
  2148.  
  2149. Machines that have conditional return instructions should define patterns
  2150. such as
  2151.  
  2152. @smallexample
  2153. (define_insn ""
  2154.   [(set (pc)
  2155.         (if_then_else (match_operator
  2156.                          0 "comparison_operator"
  2157.                          [(cc0) (const_int 0)])
  2158.                       (return)
  2159.                       (pc)))]
  2160.   "@var{condition}"
  2161.   "@dots{}")
  2162. @end smallexample
  2163.  
  2164. where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
  2165. named @samp{return} pattern.
  2166.  
  2167. @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
  2168. @item @samp{untyped_return}
  2169. Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
  2170. be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
  2171. instructions are needed to return a value of any type.
  2172.  
  2173. Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
  2174. with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
  2175. expression where each element is a @code{set} expression that indicates
  2176. the restoring of a function return value from the result block.
  2177.  
  2178. @cindex @code{nop} instruction pattern
  2179. @item @samp{nop}
  2180. No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
  2181. to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
  2182. RTL pattern.
  2183.  
  2184. @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
  2185. @item @samp{indirect_jump}
  2186. An instruction to jump to an address which is operand zero.
  2187. This pattern name is mandatory on all machines.
  2188.  
  2189. @cindex @code{casesi} instruction pattern
  2190. @item @samp{casesi}
  2191. Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
  2192. This instruction takes five operands:
  2193.  
  2194. @enumerate
  2195. @item
  2196. The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
  2197.  
  2198. @item
  2199. The lower bound for indices in the table, an integer constant.
  2200.  
  2201. @item
  2202. The total range of indices in the table---the largest index
  2203. minus the smallest one (both inclusive).
  2204.  
  2205. @item
  2206. A label that precedes the table itself.
  2207.  
  2208. @item
  2209. A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
  2210. (If the machine-description macro @code{CASE_DROPS_THROUGH} is defined,
  2211. then an out-of-bounds index drops through to the code following
  2212. the jump table instead of jumping to this label.  In that case,
  2213. this label is not actually used by the @samp{casesi} instruction,
  2214. but it is always provided as an operand.)
  2215. @end enumerate
  2216.  
  2217. The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
  2218. @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
  2219. difference between the upper bound and the lower bound.
  2220.  
  2221. @cindex @code{tablejump} instruction pattern
  2222. @item @samp{tablejump}
  2223. Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
  2224. capability which can be used to implement a dispatch table when there
  2225. is no @samp{casesi} pattern.
  2226.  
  2227. This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
  2228. which should immediately precede the jump table.  If the macro
  2229. @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} is defined then the first operand is an
  2230. offset which counts from the address of the table; otherwise, it is an
  2231. absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
  2232. mode @code{Pmode}.
  2233.  
  2234. The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
  2235. table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
  2236. second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
  2237. that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
  2238.  
  2239. @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
  2240. @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
  2241. @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
  2242. @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
  2243. @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
  2244. @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
  2245. @item @samp{save_stack_block}
  2246. @itemx @samp{save_stack_function}
  2247. @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
  2248. @itemx @samp{restore_stack_block}
  2249. @itemx @samp{restore_stack_function}
  2250. @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
  2251. Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
  2252. from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
  2253. such machines.
  2254.  
  2255. Some machines require special handling for stack pointer saves and
  2256. restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
  2257. non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
  2258. Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
  2259. saves and restores are:
  2260.  
  2261. @enumerate
  2262. @item
  2263. @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
  2264. that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
  2265. restores the stack pointer when the block is exited.
  2266.  
  2267. @item
  2268. @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
  2269. similar job for the outermost block of a function and are used when the
  2270. function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
  2271. the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
  2272. restore sequence on some machines.
  2273.  
  2274. @item
  2275. @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
  2276. branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
  2277. way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
  2278. restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
  2279. frame and argument pointer registers, but some machines require saving
  2280. and restoring additional data such as register window information or
  2281. stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
  2282. such required data.
  2283. @end enumerate
  2284.  
  2285. When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
  2286. is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area is the
  2287. mode of operand 0.  You must specify an integral mode, or
  2288. @code{VOIDmode} if no save area is needed for a particular type of save
  2289. (either because no save is needed or because a machine-specific save
  2290. area can be used).  Operand 0 is the stack pointer and operand 1 is the
  2291. save area for restore operations.  If @samp{save_stack_block} is
  2292. defined, operand 0 must not be @code{VOIDmode} since these saves can be
  2293. arbitrarily nested.
  2294.  
  2295. A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
  2296. @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
  2297. nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
  2298.  
  2299. @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
  2300. @item @samp{allocate_stack}
  2301. Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 0 from
  2302. the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
  2303.  
  2304. Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
  2305. Some machines require other operations such as stack probes or
  2306. maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
  2307. operations in addition to updating the stack pointer.
  2308. @end table
  2309.  
  2310. @node Pattern Ordering
  2311. @section When the Order of Patterns Matters
  2312. @cindex Pattern Ordering
  2313. @cindex Ordering of Patterns
  2314.  
  2315. Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
  2316. pattern that appears first in the machine description is the one used.
  2317. Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
  2318. and faster instructions (those that will produce better code when they
  2319. do match) should usually go first in the description.
  2320.  
  2321. In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
  2322. a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
  2323. instruction for converting a fullword to floating point and another
  2324. for converting a byte to floating point.  An instruction converting
  2325. an integer to floating point could match either one.  We put the
  2326. pattern to convert the fullword first to make sure that one will
  2327. be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
  2328. be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
  2329. Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
  2330. pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
  2331. constant value.
  2332.  
  2333. @node Dependent Patterns
  2334. @section Interdependence of Patterns
  2335. @cindex Dependent Patterns
  2336. @cindex Interdependence of Patterns
  2337.  
  2338. Every machine description must have a named pattern for each of the
  2339. conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
  2340. must always have the form
  2341.  
  2342. @example
  2343. (set (pc)
  2344.      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
  2345.                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
  2346.                    (pc)))
  2347. @end example
  2348.  
  2349. @noindent
  2350. In addition, every machine description must have an anonymous pattern
  2351. for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
  2352. look like
  2353.  
  2354. @example
  2355. (set (pc)
  2356.      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
  2357.                    (pc)
  2358.                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
  2359. @end example
  2360.  
  2361. @noindent
  2362. They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
  2363. branches into reverse-conditional branches.
  2364.  
  2365. It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
  2366. reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
  2367. example,
  2368.  
  2369. @example
  2370. (define_insn ""
  2371.   [(set (pc)
  2372.         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
  2373.                                       [(cc0) (const_int 0)])
  2374.                       (pc)
  2375.                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
  2376.   "@var{condition}"
  2377.   "@dots{}")
  2378. @end example
  2379.  
  2380. In some cases machines support instructions identical except for the
  2381. machine mode of one or more operands.  For example, there may be
  2382. ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
  2383. patterns are
  2384.  
  2385. @example
  2386. (set (match_operand:SI 0 @dots{})
  2387.      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
  2388.  
  2389. (set (match_operand:SI 0 @dots{})
  2390.      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
  2391. @end example
  2392.  
  2393. @noindent
  2394. Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
  2395. extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
  2396. actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
  2397. results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
  2398. here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
  2399. will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
  2400.  
  2401. Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
  2402. optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
  2403. compilations.
  2404.  
  2405. If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
  2406. replace a register with a constant permitted by the constraint in some
  2407. cases.  Similarly for memory references.  You must ensure that the
  2408. predicate permits all objects allowed by the constraints to prevent the
  2409. compiler from crashing.
  2410.  
  2411. Because of this substitution, you should not provide separate patterns
  2412. for increment and decrement instructions.  Instead, they should be 
  2413. generated from the same pattern that supports register-register add
  2414. insns by examining the operands and generating the appropriate machine
  2415. instruction.
  2416.  
  2417. @node Jump Patterns
  2418. @section Defining Jump Instruction Patterns
  2419. @cindex jump instruction patterns
  2420. @cindex defining jump instruction patterns
  2421.  
  2422. For most machines, GNU CC assumes that the machine has a condition code.
  2423. A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
  2424. signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
  2425. insn tests the condition code and branches or not according its value.
  2426. The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
  2427. common machines, such as the Vax, the 68000 and the 32000, work this
  2428. way.
  2429.  
  2430. Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
  2431. only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
  2432. these machines is to treat them just like the others until the final stage
  2433. where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
  2434. compare instruction, peek ahead at the following branch using
  2435. @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
  2436. being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
  2437. the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
  2438. otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
  2439. can treat signed and unsigned branches identically.
  2440.  
  2441. The reason you can do this is that GNU CC always generates a pair of
  2442. consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
  2443. set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
  2444. until the end.
  2445.  
  2446. To go with this technique, you must define the machine-description macro
  2447. @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
  2448. compare instruction is superfluous.
  2449.  
  2450. Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
  2451. A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
  2452. compare instruction, record its operands in two static variables.  When
  2453. outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
  2454. output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
  2455.  
  2456. It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
  2457. In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
  2458. will be combined according to these patterns.  But this does not happen
  2459. if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
  2460. above in addition to any special patterns you define.
  2461.  
  2462. In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
  2463. code and there may not even be a separate condition code register.  On
  2464. these machines, the restriction that the definition and use of the
  2465. condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
  2466. important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
  2467. delay for taken branches unless the condition code register is set three
  2468. instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
  2469. scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
  2470. separate the definition and use of the condition code register.
  2471.  
  2472. On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
  2473. to represent the condition code.  If there is a specific condition code
  2474. register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
  2475. comparison result can be placed in any general register, or if there are
  2476. multiple condition registers, use a pseudo register.
  2477.  
  2478. @findex prev_cc0_setter
  2479. @findex next_cc0_user
  2480. On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
  2481. the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
  2482. Sparc, setting the condition code directly from an add or subtract
  2483. instruction does not clear the overflow bit the way that a test
  2484. instruction does, so a different branch instruction must be used for
  2485. some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
  2486. and use of the condition code must be adjacent (separated only by
  2487. @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
  2488. (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
  2489. located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
  2490. and @code{next_cc0_user}.
  2491.  
  2492. However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
  2493. those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
  2494. compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
  2495. we use the machine mode of the condition code register to record
  2496. different formats of the condition code register.
  2497.  
  2498. Registers used to store the condition code value should have a mode that
  2499. is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
  2500. additional modes are required (as for the add example mentioned above in
  2501. the Sparc), define the macro @code{EXTRA_CC_MODES} to list the
  2502. additional modes required (@pxref{Condition Code}).  Also define
  2503. @code{EXTRA_CC_NAMES} to list the names of those modes and
  2504. @code{SELECT_CC_MODE} to choose a mode given an operand of a compare.
  2505.  
  2506. If it is known during RTL generation that a different mode will be
  2507. required (for example, if the machine has separate compare instructions
  2508. for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
  2509. be specified at that time.
  2510.  
  2511. If the cases that require different modes would be made by instruction
  2512. combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
  2513. mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
  2514. written using that mode.  To support the case of the add on the Sparc
  2515. discussed above, we have the pattern
  2516.  
  2517. @smallexample
  2518. (define_insn ""
  2519.   [(set (reg:CC_NOOV 0)
  2520.         (compare:CC_NOOV
  2521.           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
  2522.                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
  2523.           (const_int 0)))]
  2524.   ""
  2525.   "@dots{}")
  2526. @end smallexample
  2527.  
  2528. The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the Sparc returns @code{CC_NOOVmode}
  2529. for comparisons whose argument is a @code{plus}.
  2530.  
  2531. @node Insn Canonicalizations
  2532. @section Canonicalization of Instructions
  2533. @cindex canonicalization of instructions
  2534. @cindex insn canonicalization
  2535.  
  2536. There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
  2537. operation performed by a single machine instruction.  This situation is
  2538. most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
  2539. instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
  2540. multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
  2541. number of insn patterns required.
  2542.  
  2543. In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
  2544. are performed:
  2545.  
  2546. @itemize @bullet
  2547. @item
  2548. For commutative and comparison operators, a constant is always made the
  2549. second operand.  If a machine only supports a constant as the second
  2550. operand, only patterns that match a constant in the second operand need
  2551. be supplied.
  2552.  
  2553. @cindex @code{neg}, canonicalization of
  2554. @cindex @code{not}, canonicalization of
  2555. @cindex @code{mult}, canonicalization of
  2556. @cindex @code{plus}, canonicalization of
  2557. @cindex @code{minus}, canonicalization of
  2558. For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
  2559. @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
  2560. first operand.
  2561.  
  2562. @cindex @code{compare}, canonicalization of
  2563. @item
  2564. For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
  2565. on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
  2566. machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
  2567. a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
  2568. cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
  2569. matching a constant as the first operand unless the machine actually has
  2570. such an instruction.
  2571.  
  2572. An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
  2573. @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
  2574. above.
  2575.  
  2576. @item
  2577. @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
  2578. @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
  2579.  
  2580. @item
  2581. Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
  2582. converted into the appropriate multiplication by a power of two.
  2583.  
  2584. @cindex @code{ior}, canonicalization of
  2585. @cindex @code{and}, canonicalization of
  2586. @cindex De Morgan's law
  2587. De`Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
  2588. logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
  2589. operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
  2590.  
  2591. A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
  2592. operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
  2593. for that instruction as
  2594.  
  2595. @example
  2596. (define_insn ""
  2597.   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
  2598.         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
  2599.                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
  2600.   "@dots{}"
  2601.   "@dots{}")
  2602. @end example
  2603.  
  2604. @noindent
  2605. Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
  2606.  
  2607. @example
  2608. (define_insn ""
  2609.   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
  2610.         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
  2611.                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
  2612.   "@dots{}"
  2613.   "@dots{}")
  2614. @end example
  2615.  
  2616. In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
  2617. logically equivalent RTL expressions.
  2618.  
  2619. @cindex @code{xor}, canonicalization of
  2620. @item
  2621. The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
  2622. and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
  2623. and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.@refill
  2624.  
  2625. @item
  2626. The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
  2627. the form
  2628.  
  2629. @example
  2630. (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
  2631. @end example
  2632.  
  2633. @item
  2634. On machines that do not use @code{cc0},
  2635. @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
  2636. @var{x}.@refill
  2637.  
  2638. @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
  2639. @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
  2640. @item
  2641. Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
  2642. will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
  2643. @code{and} or @code{sign_extract} operations.
  2644.  
  2645. @end itemize
  2646.  
  2647. @node Peephole Definitions
  2648. @section Machine-Specific Peephole Optimizers
  2649. @cindex peephole optimizer definitions
  2650. @cindex defining peephole optimizers
  2651.  
  2652. In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
  2653. definitions of machine-specific peephole optimizations.
  2654.  
  2655. The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
  2656. flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
  2657. sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
  2658. though the second one does not appear to use a register computed in the
  2659. first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
  2660. opportunities.
  2661.  
  2662. @need 1000
  2663. A definition looks like this:
  2664.  
  2665. @smallexample
  2666. (define_peephole
  2667.   [@var{insn-pattern-1}
  2668.    @var{insn-pattern-2}
  2669.    @dots{}]
  2670.   "@var{condition}"
  2671.   "@var{template}"
  2672.   "@var{optional insn-attributes}")
  2673. @end smallexample
  2674.  
  2675. @noindent
  2676. The last string operand may be omitted if you are not using any
  2677. machine-specific information in this machine description.  If present,
  2678. it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
  2679.  
  2680. In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
  2681. consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
  2682. @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
  2683. the next, and so on.@refill
  2684.  
  2685. Each of the insns matched by a peephole must also match a
  2686. @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
  2687. before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
  2688. would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
  2689. generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
  2690. stages.
  2691.  
  2692. The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
  2693. @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
  2694. usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
  2695. definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
  2696. using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
  2697. other.
  2698.  
  2699. The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
  2700. any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
  2701. be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
  2702. to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
  2703. but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
  2704.  
  2705. It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
  2706. you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
  2707. previously tested.
  2708.  
  2709. Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
  2710. checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
  2711. perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
  2712. @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
  2713. optimization is applied to every sequence of insns that matches the
  2714. patterns.
  2715.  
  2716. The defined peephole optimizations are applied after register allocation
  2717. is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
  2718. operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
  2719. the operands.
  2720.  
  2721. @findex prev_nonnote_insn
  2722. The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
  2723. @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
  2724. @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
  2725. to refer to the last of the insns being matched; use
  2726. @code{prev_nonnote_insn} to find the preceding insns.
  2727.  
  2728. @findex dead_or_set_p
  2729. When optimizing computations with intermediate results, you can use
  2730. @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
  2731. elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
  2732. @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
  2733. to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
  2734. with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
  2735. value (from @code{operands[@var{i}]}).@refill
  2736.  
  2737. Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
  2738. new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
  2739. for this combined insn.  It works exactly like the template of a
  2740. @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
  2741. used in matching the original sequence of insns.
  2742.  
  2743. The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
  2744. the insn patterns in the machine description; it does not even have an
  2745. opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
  2746. as the insn pattern to control how the insn is output.
  2747.  
  2748. Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
  2749. so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
  2750.  
  2751. Here is an example, taken from the 68000 machine description:
  2752.  
  2753. @smallexample
  2754. (define_peephole
  2755.   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
  2756.    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
  2757.         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
  2758.   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
  2759.   "*
  2760. @{
  2761.   rtx xoperands[2];
  2762.   xoperands[1] = gen_rtx (REG, SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
  2763. #ifdef MOTOROLA
  2764.   output_asm_insn (\"move.l %1,(sp)\", xoperands);
  2765.   output_asm_insn (\"move.l %1,-(sp)\", operands);
  2766.   return \"fmove.d (sp)+,%0\";
  2767. #else
  2768.   output_asm_insn (\"movel %1,sp@@\", xoperands);
  2769.   output_asm_insn (\"movel %1,sp@@-\", operands);
  2770.   return \"fmoved sp@@+,%0\";
  2771. #endif
  2772. @}
  2773. ")
  2774. @end smallexample
  2775.  
  2776. @need 1000
  2777. The effect of this optimization is to change
  2778.  
  2779. @smallexample
  2780. @group
  2781. jbsr _foobar
  2782. addql #4,sp
  2783. movel d1,sp@@-
  2784. movel d0,sp@@-
  2785. fmoved sp@@+,fp0
  2786. @end group
  2787. @end smallexample
  2788.  
  2789. @noindent
  2790. into
  2791.  
  2792. @smallexample
  2793. @group
  2794. jbsr _foobar
  2795. movel d1,sp@@
  2796. movel d0,sp@@-
  2797. fmoved sp@@+,fp0
  2798. @end group
  2799. @end smallexample
  2800.  
  2801. @ignore
  2802. @findex CC_REVERSED
  2803. If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
  2804. take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
  2805. condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
  2806. automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
  2807. situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
  2808. peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
  2809. that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
  2810. and in this C code check the condition code status flags and change the
  2811. assembler code as appropriate.
  2812. @end ignore
  2813.  
  2814. @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
  2815. operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
  2816. second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
  2817. enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
  2818. action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
  2819. when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
  2820. implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
  2821. write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
  2822. @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
  2823.  
  2824. @smallexample
  2825. (define_insn "divmodsi4"
  2826.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
  2827.         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  2828.                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
  2829.    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
  2830.         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
  2831.   "TARGET_68020"
  2832.   "divsl%.l %2,%3:%0")
  2833. @end smallexample
  2834.  
  2835. @noindent
  2836. then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
  2837.  
  2838. @smallexample
  2839. (define_peephole
  2840.   [@dots{}
  2841.    (parallel
  2842.     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
  2843.           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  2844.                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
  2845.      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
  2846.           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
  2847.    @dots{}]
  2848.   @dots{})
  2849. @end smallexample
  2850.  
  2851. @node Expander Definitions
  2852. @section Defining RTL Sequences for Code Generation
  2853. @cindex expander definitions
  2854. @cindex code generation RTL sequences
  2855. @cindex defining RTL sequences for code generation
  2856.  
  2857. On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
  2858. cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
  2859. represent them.  For these target machines, you can write a
  2860. @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL.
  2861.  
  2862. @findex define_expand
  2863. A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
  2864. @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
  2865. only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
  2866.  
  2867. A @code{define_expand} RTX has four operands:
  2868.  
  2869. @itemize @bullet
  2870. @item
  2871. The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
  2872. use for it is to refer to it by name.
  2873.  
  2874. @findex define_peephole
  2875. @item
  2876. The RTL template.  This is just like the RTL template for a
  2877. @code{define_peephole} in that it is a vector of RTL expressions
  2878. each being one insn.
  2879.  
  2880. @item
  2881. The condition, a string containing a C expression.  This expression is
  2882. used to express how the availability of this pattern depends on
  2883. subclasses of target machine, selected by command-line options when
  2884. GNU CC is run.  This is just like the condition of a
  2885. @code{define_insn} that has a standard name.
  2886.  
  2887. @item
  2888. The preparation statements, a string containing zero or more C
  2889. statements which are to be executed before RTL code is generated from
  2890. the RTL template.
  2891.  
  2892. Usually these statements prepare temporary registers for use as
  2893. internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
  2894. insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
  2895. Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
  2896. @end itemize
  2897.  
  2898. Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
  2899. @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
  2900. will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
  2901. it.
  2902.  
  2903. The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
  2904. also describes the operands that need to be specified when this pattern
  2905. is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
  2906.  
  2907. A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
  2908. the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
  2909. occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
  2910. predicate into the tables that record such things.  GNU CC uses the
  2911. information to preload the operand into a register if that is required for
  2912. valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
  2913. references should use @code{match_dup}.
  2914.  
  2915. The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
  2916. temporary registers or labels used only within the sequence made by the
  2917. @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
  2918. template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
  2919. values of the internal operands are not passed in as arguments by the
  2920. compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
  2921. within the pattern, in the preparation statements.  These statements
  2922. compute the values and store them into the appropriate elements of
  2923. @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
  2924.  
  2925. There are two special macros defined for use in the preparation statements:
  2926. @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
  2927. as a statement.
  2928.  
  2929. @table @code
  2930.  
  2931. @findex DONE
  2932. @item DONE
  2933. Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
  2934. only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
  2935. those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
  2936. preparation statements; the RTL template will not be generated.
  2937.  
  2938. @findex FAIL
  2939. @item FAIL
  2940. Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
  2941. that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
  2942. compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
  2943.  
  2944. Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
  2945. shifting, etc.) and bitfield (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
  2946. operations.
  2947. @end table
  2948.  
  2949. Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
  2950.  
  2951. @smallexample
  2952. @group
  2953. (define_expand "ashlsi3"
  2954.   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
  2955.         (ashift:SI
  2956. @end group
  2957. @group
  2958.           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
  2959.           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
  2960.   ""
  2961.   "
  2962. @end group
  2963. @end smallexample
  2964.  
  2965. @smallexample
  2966. @group
  2967. @{
  2968.   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
  2969.       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
  2970.     FAIL;
  2971. @}")
  2972. @end group
  2973. @end smallexample
  2974.  
  2975. @noindent
  2976. This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
  2977. for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
  2978. fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
  2979. the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
  2980. library call).
  2981.  
  2982. If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
  2983. patterns with names, then it would be possible to use a
  2984. @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
  2985. on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
  2986.  
  2987. @smallexample
  2988. (define_expand "zero_extendhisi2"
  2989.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
  2990.         (const_int 0))
  2991.    (set (strict_low_part
  2992.           (subreg:HI
  2993.             (match_dup 0)
  2994.             0))
  2995.         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
  2996.   ""
  2997.   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
  2998. @end smallexample
  2999.  
  3000. @noindent
  3001. @findex make_safe_from
  3002. Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
  3003. and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
  3004. is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
  3005. operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
  3006. function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
  3007. temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
  3008. by emitting another RTL insn.
  3009.  
  3010. Finally, a third example shows the use of an internal operand.
  3011. Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
  3012. against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
  3013. @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
  3014. on this machine.  So it must be copied into a register with
  3015. @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
  3016.  
  3017. @smallexample
  3018. (define_expand "zero_extendhisi2"
  3019.   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
  3020.         (and:SI (subreg:SI
  3021.                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
  3022.                   0)
  3023.                 (match_dup 2)))]
  3024.   ""
  3025.   "operands[2]
  3026.      = force_reg (SImode, gen_rtx (CONST_INT,
  3027.                                    VOIDmode, 65535)); ")
  3028. @end smallexample
  3029.  
  3030. @strong{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
  3031. standard binary or unary arithmetic operation or a bitfield operation,
  3032. then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
  3033. @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
  3034. @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
  3035. at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
  3036. itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
  3037. in the compiler.@refill
  3038.  
  3039. @node Insn Splitting
  3040. @section Defining How to Split Instructions
  3041. @cindex insn splitting
  3042. @cindex instruction splitting
  3043. @cindex splitting instructions
  3044.  
  3045. There are two cases where you should specify how to split a pattern into
  3046. multiple insns.  On machines that have instructions requiring delay
  3047. slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose output is
  3048. not available for multiple cycles (@pxref{Function Units}), the compiler
  3049. phases that optimize these cases need to be able to move insns into
  3050. one-instruction delay slots.  However, some insns may generate more than one
  3051. machine instruction.  These insns cannot be placed into a delay slot.
  3052.  
  3053. Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
  3054. each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
  3055. doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
  3056. more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
  3057. suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
  3058. reason to believe that it might improve instruction or delay slot
  3059. scheduling.
  3060.  
  3061. The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
  3062. merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
  3063. some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
  3064. the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
  3065. break the complex pattern into two patterns by splitting out some
  3066. subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
  3067. addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
  3068. split the addition into two insns is machine-dependent.
  3069.  
  3070. @cindex define_split
  3071. The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
  3072. complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
  3073.  
  3074. @smallexample
  3075. (define_split
  3076.   [@var{insn-pattern}]
  3077.   "@var{condition}"
  3078.   [@var{new-insn-pattern-1}
  3079.    @var{new-insn-pattern-2}
  3080.    @dots{}]
  3081.   "@var{preparation statements}")
  3082. @end smallexample
  3083.  
  3084. @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
  3085. @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
  3086. @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
  3087. satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
  3088. with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
  3089. @var{new-insn-pattern-2}, etc.
  3090.  
  3091. The @var{preparation statements} are similar to those statements that
  3092. are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
  3093. and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
  3094. generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
  3095. those in @code{define_expand}, however, these statements must not
  3096. generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
  3097. must not allocate any space in the stack frame.
  3098.  
  3099. Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
  3100. circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
  3101. or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
  3102. that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
  3103. @code{reload_completed} is non-zero, is known to satisfy the constraints
  3104. of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
  3105. also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
  3106. @code{reload_completed} is non-zero, must also satisfy the constraints
  3107. of those definitions.
  3108.  
  3109. As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
  3110. example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
  3111. @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
  3112.  
  3113. @smallexample
  3114. (define_split
  3115.   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
  3116.         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
  3117.   ""
  3118.   [(set (match_dup 0)
  3119.         (ashift:SI (match_dup 1)
  3120.                    (const_int 16)))
  3121.    (set (match_dup 0)
  3122.         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
  3123.                      (const_int 16)))]
  3124.   "
  3125. @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
  3126. @end smallexample
  3127.  
  3128. When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
  3129. case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
  3130. The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
  3131. and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
  3132. followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
  3133. register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
  3134. patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
  3135. @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
  3136. @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
  3137. @code{define_split} that will never produce insns that match).
  3138.  
  3139. Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
  3140. @file{rs6000.md}:
  3141.  
  3142. @smallexample
  3143. (define_split
  3144.   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
  3145.         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
  3146.                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
  3147.   ""
  3148.   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
  3149.    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
  3150. "
  3151. @{
  3152.   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
  3153.   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
  3154.  
  3155.   if (low & 0x8000)
  3156.     high++, low |= 0xffff0000;
  3157.  
  3158.   operands[3] = gen_rtx (CONST_INT, VOIDmode, high << 16);
  3159.   operands[4] = gen_rtx (CONST_INT, VOIDmode, low);
  3160. @}")
  3161. @end smallexample
  3162.  
  3163. Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
  3164. @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
  3165. insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
  3166. can be substituted into the address of a subsequent operation.
  3167.  
  3168. An example that uses a scratch register, from the same file, generates
  3169. an equality comparison of a register and a large constant:
  3170.  
  3171. @smallexample
  3172. (define_split
  3173.   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
  3174.         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
  3175.                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
  3176.    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
  3177.   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
  3178.    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
  3179.        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
  3180.   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
  3181.    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
  3182.   "
  3183. @{
  3184.   /* Get the constant we are comparing against, C, and see what it 
  3185.      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant 
  3186.      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.  */
  3187.  
  3188.   int c = INTVAL (operands[2]);
  3189.   int sextc = (c << 16) >> 16;
  3190.   int xorv = c ^ sextc;
  3191.  
  3192.   operands[4] = gen_rtx (CONST_INT, VOIDmode, xorv);
  3193.   operands[5] = gen_rtx (CONST_INT, VOIDmode, sextc);
  3194. @}")
  3195. @end smallexample
  3196.  
  3197. To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
  3198. accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
  3199. insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
  3200. definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
  3201. are not valid.
  3202.  
  3203. @node Insn Attributes
  3204. @section Instruction Attributes
  3205. @cindex insn attributes
  3206. @cindex instruction attributes
  3207.  
  3208. In addition to describing the instruction supported by the target machine,
  3209. the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
  3210. values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
  3211. One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
  3212. condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
  3213. to track the condition codes.
  3214.  
  3215. @menu
  3216. * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
  3217. * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
  3218. * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
  3219. * Attr Example::        An example of assigning attributes.
  3220. * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
  3221. * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
  3222. * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
  3223. * Function Units::      Specifying information for insn scheduling.
  3224. @end menu
  3225.  
  3226. @node Defining Attributes
  3227. @subsection Defining Attributes and their Values
  3228. @cindex defining attributes and their values
  3229. @cindex attributes, defining
  3230.  
  3231. @findex define_attr
  3232. The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
  3233. by the target machine.  It looks like:
  3234.  
  3235. @smallexample
  3236. (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
  3237. @end smallexample
  3238.  
  3239. @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
  3240.  
  3241. @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
  3242. list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
  3243. indicate that the attribute takes numeric values.
  3244.  
  3245. @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
  3246. attribute for insns that match patterns whose definition does not include
  3247. an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
  3248. information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
  3249. for information on attributes that do not depend on any particular insn.
  3250.  
  3251. @findex insn-attr.h
  3252. For each defined attribute, a number of definitions are written to the
  3253. @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
  3254. specified for an attribute, the following are defined:
  3255.  
  3256. @itemize @bullet
  3257. @item
  3258. A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
  3259.  
  3260. @item
  3261. An enumeral class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
  3262. elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
  3263. the attribute name and value are first converted to upper case.
  3264.  
  3265. @item
  3266. A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
  3267. returns the attribute value for that insn.
  3268. @end itemize
  3269.  
  3270. For example, if the following is present in the @file{md} file:
  3271.  
  3272. @smallexample
  3273. (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
  3274. @end smallexample
  3275.  
  3276. @noindent
  3277. the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
  3278.  
  3279. @smallexample
  3280. #define HAVE_ATTR_type
  3281. enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
  3282.                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
  3283. extern enum attr_type get_attr_type ();
  3284. @end smallexample
  3285.  
  3286. If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
  3287. defined and the function to obtain the attribute's value will return
  3288. @code{int}.
  3289.  
  3290. @node Expressions
  3291. @subsection Attribute Expressions
  3292. @cindex attribute expressions
  3293.  
  3294. RTL expressions used to define attributes use the codes described above
  3295. plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below. 
  3296. Attribute value expressions must have one of the following forms:
  3297.  
  3298. @table @code
  3299. @cindex @code{const_int} and attributes
  3300. @item (const_int @var{i})
  3301. The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
  3302. must be non-negative.
  3303.  
  3304. The value of a numeric attribute can be specified either with a
  3305. @code{const_int} or as an integer represented as a string in
  3306. @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), and @code{set_attr}
  3307. (@pxref{Tagging Insns}) expressions.
  3308.  
  3309. @cindex @code{const_string} and attributes
  3310. @item (const_string @var{value})
  3311. The string @var{value} specifies a constant attribute value.
  3312. If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
  3313. the attribute is to be used for the insn containing this expression.
  3314. @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
  3315. of a @code{define_attr}.@refill
  3316.  
  3317. If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
  3318. must be a string containing a non-negative integer (normally
  3319. @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
  3320. contain one of the valid values for the attribute.
  3321.  
  3322. @cindex @code{if_then_else} and attributes
  3323. @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
  3324. @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
  3325. The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
  3326. otherwise it is @var{false-value}.
  3327.  
  3328. @cindex @code{cond} and attributes
  3329. @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
  3330. The first operand of this expression is a vector containing an even
  3331. number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
  3332. expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
  3333. @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
  3334. none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
  3335. expression is that of the @var{default} expression.
  3336. @end table
  3337.  
  3338. @var{test} expressions can have one of the following forms:
  3339.  
  3340. @table @code
  3341. @cindex @code{const_int} and attribute tests
  3342. @item (const_int @var{i})
  3343. This test is true if @var{i} is non-zero and false otherwise.
  3344.  
  3345. @cindex @code{not} and attributes
  3346. @cindex @code{ior} and attributes
  3347. @cindex @code{and} and attributes
  3348. @item (not @var{test})
  3349. @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
  3350. @itemx (and @var{test1} @var{test2})
  3351. These tests are true if the indicated logical function is true.
  3352.  
  3353. @cindex @code{match_operand} and attributes
  3354. @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
  3355. This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
  3356. is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
  3357. if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
  3358. @var{pred} returns a non-zero value when passed operand @var{n} and mode
  3359. @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
  3360. string).
  3361.  
  3362. The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
  3363.  
  3364. @cindex @code{le} and attributes
  3365. @cindex @code{leu} and attributes
  3366. @cindex @code{lt} and attributes
  3367. @cindex @code{gt} and attributes
  3368. @cindex @code{gtu} and attributes
  3369. @cindex @code{ge} and attributes
  3370. @cindex @code{geu} and attributes
  3371. @cindex @code{ne} and attributes
  3372. @cindex @code{eq} and attributes
  3373. @cindex @code{plus} and attributes
  3374. @cindex @code{minus} and attributes
  3375. @cindex @code{mult} and attributes
  3376. @cindex @code{div} and attributes
  3377. @cindex @code{mod} and attributes
  3378. @cindex @code{abs} and attributes
  3379. @cindex @code{neg} and attributes
  3380. @cindex @code{ashift} and attributes
  3381. @cindex @code{lshiftrt} and attributes
  3382. @cindex @code{ashiftrt} and attributes
  3383. @item (le @var{arith1} @var{arith2})
  3384. @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
  3385. @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
  3386. @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
  3387. @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
  3388. @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
  3389. @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
  3390. @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
  3391. @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
  3392. @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
  3393. These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
  3394. expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
  3395. @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
  3396. @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
  3397. @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.@refill
  3398.  
  3399. @findex get_attr
  3400. @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
  3401. Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
  3402. denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
  3403. @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
  3404. variable.@refill
  3405.  
  3406. @findex eq_attr
  3407. @item (eq_attr @var{name} @var{value})
  3408. @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
  3409.  
  3410. @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
  3411. @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
  3412. value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
  3413. test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
  3414. insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
  3415. with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
  3416. @emph{not} in the specified list.
  3417.  
  3418. For example,
  3419.  
  3420. @smallexample
  3421. (eq_attr "type" "load,store")
  3422. @end smallexample
  3423.  
  3424. @noindent
  3425. is equivalent to
  3426.  
  3427. @smallexample
  3428. (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
  3429. @end smallexample
  3430.  
  3431. If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
  3432. value of the compiler variable @code{which_alternative}
  3433. (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
  3434. example,@refill
  3435.  
  3436. @smallexample
  3437. (eq_attr "alternative" "2,3")
  3438. @end smallexample
  3439.  
  3440. @noindent
  3441. is equivalent to
  3442.  
  3443. @smallexample
  3444. (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
  3445.      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
  3446. @end smallexample
  3447.  
  3448. Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
  3449. where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
  3450. a particular pattern.  This is by far the most common case.@refill
  3451.  
  3452. @findex attr_flag
  3453. @item (attr_flag @var{name})
  3454. The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
  3455. specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
  3456. scheduled.
  3457.  
  3458. @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
  3459. Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
  3460. direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely}, 
  3461. @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine 
  3462. if a conditional branch is expected to be taken.
  3463.  
  3464. If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also 
  3465. true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
  3466.  
  3467. This example describes a conditional branch delay slot which
  3468. can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or 
  3469. for backward branches which are not taken (annul-false).  
  3470.  
  3471. @smallexample
  3472. (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
  3473.   [(eq_attr "in_branch_delay" "true") 
  3474.    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true") 
  3475.         (attr_flag "forward"))
  3476.    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
  3477.         (attr_flag "backward"))])
  3478. @end smallexample
  3479.  
  3480. The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
  3481. @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
  3482.  
  3483. The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the 
  3484. @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.  The 
  3485. The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
  3486. @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
  3487.  
  3488. @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no 
  3489. meaning to other passes of the compiler.
  3490. @end table
  3491.  
  3492. @node Tagging Insns
  3493. @subsection Assigning Attribute Values to Insns
  3494. @cindex tagging insns
  3495. @cindex assigning attribute values to insns
  3496.  
  3497. The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
  3498. which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
  3499. generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
  3500. have an optional last argument to specify the values of attributes for
  3501. matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
  3502. insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
  3503. @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
  3504. permits the specification of the values for only one or two attributes
  3505. in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
  3506. next section.@refill
  3507.  
  3508. The optional last argument of @code{define_insn} and
  3509. @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
  3510. the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
  3511. attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
  3512. @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
  3513. second operand of the @code{set} is an attribute expression
  3514. (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.@refill
  3515.  
  3516. When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
  3517. (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
  3518. insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
  3519. allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
  3520. each alternative.
  3521.  
  3522. @findex set_attr
  3523. When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
  3524. the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
  3525. specifying a string giving either a single attribute value or a list
  3526. of attribute values, one for each alternative.
  3527.  
  3528. The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
  3529. @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
  3530.  
  3531. @table @code
  3532. @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
  3533. @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
  3534. or a string containing a comma-separated list giving the values for
  3535. succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
  3536. of alternatives in the constraint of the insn pattern.
  3537.  
  3538. Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
  3539. which case the attribute will assume its default value for insns matching
  3540. that alternative.
  3541.  
  3542. @findex set_attr_alternative
  3543. @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
  3544. Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
  3545. specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
  3546. tests on the @samp{alternative} attribute.
  3547.  
  3548. @findex attr
  3549. @item (set (attr @var{name}) @var{value})
  3550. The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
  3551. @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
  3552. attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
  3553. @end table
  3554.  
  3555. The following shows three different ways of representing the same
  3556. attribute value specification:
  3557.  
  3558. @smallexample
  3559. (set_attr "type" "load,store,arith")
  3560.  
  3561. (set_attr_alternative "type"
  3562.                       [(const_string "load") (const_string "store")
  3563.                        (const_string "arith")])
  3564.  
  3565. (set (attr "type")
  3566.      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
  3567.             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
  3568.            (const_string "arith")))
  3569. @end smallexample
  3570.  
  3571. @need 1000
  3572. @findex define_asm_attributes
  3573. The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
  3574. specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
  3575. statement.  It has the form:
  3576.  
  3577. @smallexample
  3578. (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
  3579. @end smallexample
  3580.  
  3581. @noindent
  3582. where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
  3583. @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
  3584.  
  3585. These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
  3586. example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
  3587.  
  3588. A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
  3589. way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
  3590. length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
  3591. number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
  3592. determined by counting the number of semicolons and newlines in the
  3593. string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
  3594. in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
  3595. of a single machine instruction.
  3596.  
  3597. @node Attr Example
  3598. @subsection Example of Attribute Specifications
  3599. @cindex attribute specifications example
  3600. @cindex attribute specifications
  3601.  
  3602. The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
  3603. insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
  3604. attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
  3605. value.  This attribute is normally used only to define the default value
  3606. for other attributes.  An example will clarify this usage.
  3607.  
  3608. Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
  3609. full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
  3610. can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
  3611. operations, floating point operations, and branches.
  3612.  
  3613. Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
  3614. the condition code and will limit ourselves to the following possible
  3615. effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
  3616. be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
  3617. changed if the item previously set into the condition code has been
  3618. modified.
  3619.  
  3620. Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
  3621.  
  3622. @smallexample
  3623. (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
  3624.  
  3625. (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
  3626.              (cond [(eq_attr "type" "load")
  3627.                         (const_string "change0")
  3628.                     (eq_attr "type" "store,branch")
  3629.                         (const_string "unchanged")
  3630.                     (eq_attr "type" "arith")
  3631.                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
  3632.                                       (const_string "set")
  3633.                                       (const_string "clobber"))]
  3634.                    (const_string "clobber")))
  3635.  
  3636. (define_insn ""
  3637.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
  3638.         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
  3639.   ""
  3640.   "@@
  3641.    move %0,%1
  3642.    load %0,%1
  3643.    store %0,%1"
  3644.   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
  3645. @end smallexample
  3646.  
  3647. Note that we assume in the above example that arithmetic operations
  3648. performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
  3649. code since they will set the condition code to a value corresponding to the
  3650. full-word result.
  3651.  
  3652. @node Insn Lengths
  3653. @subsection Computing the Length of an Insn
  3654. @cindex insn lengths, computing
  3655. @cindex computing the length of an insn
  3656.  
  3657. For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
  3658. for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
  3659. will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
  3660. cannot do so, GCC can when a special attribute, the @samp{length}
  3661. attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
  3662. values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
  3663.  
  3664. In the case of the @samp{length} attribute, two additional forms of
  3665. arithmetic terms are allowed in test expressions:
  3666.  
  3667. @table @code
  3668. @cindex @code{match_dup} and attributes
  3669. @item (match_dup @var{n})
  3670. This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
  3671. must be a @code{label_ref}.
  3672.  
  3673. @cindex @code{pc} and attributes
  3674. @item (pc)
  3675. This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
  3676. been more consistent with other usage to make this the address of the
  3677. @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the 
  3678. current insn is to be computed.
  3679. @end table
  3680.  
  3681. @cindex @code{addr_vec}, length of
  3682. @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
  3683. For normal insns, the length will be determined by value of the
  3684. @samp{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
  3685. @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
  3686. the number of vectors multiplied by the size of each vector.
  3687.  
  3688. Lengths are measured in addressable storage units (bytes). 
  3689.  
  3690. The following macros can be used to refine the length computation:
  3691.  
  3692. @table @code
  3693. @findex FIRST_INSN_ADDRESS
  3694. @item FIRST_INSN_ADDRESS
  3695. When the @code{length} insn attribute is used, this macro specifies the
  3696. value to be assigned to the address of the first insn in a function.  If
  3697. not specified, 0 is used.
  3698.  
  3699. @findex ADJUST_INSN_LENGTH
  3700. @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
  3701. If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
  3702. function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
  3703. that contains the initially computed length of the insn and should be
  3704. updated with the correct length of the insn.  If updating is required,
  3705. @var{insn} must not be a varying-length insn.
  3706.  
  3707. This macro will normally not be required.  A case in which it is
  3708. required is the ROMP.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
  3709. insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
  3710. may be required.
  3711. @end table
  3712.  
  3713. @findex get_attr_length
  3714. The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
  3715. @code{length} attribute) can be used by the output routine to
  3716. determine the form of the branch instruction to be written, as the
  3717. example below illustrates.
  3718.  
  3719. As an example of the specification of variable-length branches, consider
  3720. the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
  3721. the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
  3722. the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
  3723. sequence to load the address from memory and then branch to it.
  3724.  
  3725. On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
  3726. as follows:
  3727.  
  3728. @smallexample
  3729. (define_insn "jump"
  3730.   [(set (pc)
  3731.         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
  3732.   ""
  3733.   "*
  3734. @{
  3735.    return (get_attr_length (insn) == 4
  3736.            ? \"b %l0\" : \"l r15,=a(%l0); br r15\");
  3737. @}"
  3738.   [(set (attr "length") (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
  3739.                                       (const_int 4)
  3740.                                       (const_int 6)))])
  3741. @end smallexample
  3742.  
  3743. @node Constant Attributes
  3744. @subsection Constant Attributes
  3745. @cindex constant attributes
  3746.  
  3747. A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
  3748. default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
  3749. is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
  3750. used to specify which variety of processor is used.  For example,
  3751.  
  3752. @smallexample
  3753. (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
  3754.  (const
  3755.   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
  3756.          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
  3757.         (const_string "m88000"))))
  3758.  
  3759. (define_attr "memory" "fast,slow"
  3760.  (const
  3761.   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
  3762.                 (const_string "fast")
  3763.                 (const_string "slow"))))
  3764. @end smallexample
  3765.  
  3766. The routine generated for constant attributes has no parameters as it
  3767. does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
  3768. the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
  3769. but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
  3770. forms involving insn attributes.
  3771.  
  3772. @node Delay Slots
  3773. @subsection Delay Slot Scheduling
  3774. @cindex delay slots, defining
  3775.  
  3776. The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
  3777. delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
  3778. require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
  3779. after the instruction are executed as if they were located before it.
  3780. Classic examples are branch and call instructions, which often execute
  3781. the following instruction before the branch or call is performed.
  3782.  
  3783. On some machines, conditional branch instructions can optionally
  3784. @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
  3785. instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
  3786. instructions that annul if the branch is true and instructions that
  3787. annul if the branch is false are supported.
  3788.   
  3789. Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
  3790. determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
  3791. on the type of instruction being generated, not on data flow between the
  3792. instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
  3793. instruction scheduling.
  3794.  
  3795. @findex define_delay
  3796. The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
  3797. via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
  3798.  
  3799. @smallexample
  3800. (define_delay @var{test}
  3801.               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
  3802.                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
  3803.                @dots{}])
  3804. @end smallexample
  3805.  
  3806. @var{test} is an attribute test that indicates whether this
  3807. @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
  3808. required delay slots is determined by the length of the vector specified
  3809. as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
  3810. satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
  3811. attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
  3812. is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
  3813. delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
  3814. supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.@refill
  3815.  
  3816. For example, in the common case where branch and call insns require
  3817. a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
  3818. call, the following would be placed in the @file{md} file:
  3819.  
  3820. @smallexample
  3821. (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
  3822.               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
  3823. @end smallexample
  3824.  
  3825. Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
  3826. case, each such expression specifies different delay slot requirements
  3827. and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
  3828. expressions are both true.
  3829.  
  3830. For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
  3831. but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
  3832. and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
  3833. branch is true, we might represent this as follows:
  3834.  
  3835. @smallexample
  3836. (define_delay (eq_attr "type" "branch")
  3837.    [(eq_attr "type" "!branch,call")
  3838.     (eq_attr "type" "!branch,call")
  3839.     (nil)])
  3840.  
  3841. (define_delay (eq_attr "type" "call")
  3842.               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
  3843.                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
  3844. @end smallexample
  3845. @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
  3846.  
  3847. @node Function Units
  3848. @subsection Specifying Function Units
  3849. @cindex function units, for scheduling
  3850.  
  3851. On most RISC machines, there are instructions whose results are not
  3852. available for a specific number of cycles.  Common cases are instructions
  3853. that load data from memory.  On many machines, a pipeline stall will result
  3854. if the data is referenced too soon after the load instruction.
  3855.  
  3856. In addition, many newer microprocessors have multiple function units, usually
  3857. one for integer and one for floating point, and often will incur pipeline
  3858. stalls when a result that is needed is not yet ready.
  3859.  
  3860. The descriptions in this section allow the specification of how much
  3861. time must elapse between the execution of an instruction and the time
  3862. when its result is used.  It also allows specification of when the
  3863. execution of an instruction will delay execution of similar instructions
  3864. due to function unit conflicts.
  3865.  
  3866. For the purposes of the specifications in this section, a machine is
  3867. divided into @dfn{function units}, each of which execute a specific
  3868. class of instructions in first-in-first-out order.  Function units that
  3869. accept one instruction each cycle and allow a result to be used in the
  3870. succeeding instruction (usually via forwarding) need not be specified.
  3871. Classic RISC microprocessors will normally have a single function unit,
  3872. which we can call @samp{memory}.  The newer ``superscalar'' processors
  3873. will often have function units for floating point operations, usually at
  3874. least a floating point adder and multiplier.
  3875.  
  3876. @findex define_function_unit
  3877. Each usage of a function units by a class of insns is specified with a
  3878. @code{define_function_unit} expression, which looks like this:
  3879.  
  3880. @smallexample
  3881. (define_function_unit @var{name} @var{multiplicity} @var{simultaneity}
  3882.                       @var{test} @var{ready-delay} @var{issue-delay}
  3883.                      [@var{conflict-list}])
  3884. @end smallexample
  3885.  
  3886. @var{name} is a string giving the name of the function unit.
  3887.  
  3888. @var{multiplicity} is an integer specifying the number of identical
  3889. units in the processor.  If more than one unit is specified, they will
  3890. be scheduled independently.  Only truly independent units should be
  3891. counted; a pipelined unit should be specified as a single unit.  (The
  3892. only common example of a machine that has multiple function units for a
  3893. single instruction class that are truly independent and not pipelined
  3894. are the two multiply and two increment units of the CDC 6600.)
  3895.  
  3896. @var{simultaneity} specifies the maximum number of insns that can be
  3897. executing in each instance of the function unit simultaneously or zero
  3898. if the unit is pipelined and has no limit.
  3899.  
  3900. All @code{define_function_unit} definitions referring to function unit
  3901. @var{name} must have the same name and values for @var{multiplicity} and
  3902. @var{simultaneity}.
  3903.  
  3904. @var{test} is an attribute test that selects the insns we are describing
  3905. in this definition.  Note that an insn may use more than one function
  3906. unit and a function unit may be specified in more than one
  3907. @code{define_function_unit}.
  3908.  
  3909. @var{ready-delay} is an integer that specifies the number of cycles
  3910. after which the result of the instruction can be used without
  3911. introducing any stalls.
  3912.  
  3913. @var{issue-delay} is an integer that specifies the number of cycles
  3914. after the instruction matching the @var{test} expression begins using
  3915. this unit until a subsequent instruction can begin.  A cost of @var{N}
  3916. indicates an @var{N-1} cycle delay.  A subsequent instruction may also
  3917. be delayed if an earlier instruction has a longer @var{ready-delay}
  3918. value.  This blocking effect is computed using the @var{simultaneity},
  3919. @var{ready-delay}, @var{issue-delay}, and @var{conflict-list} terms.
  3920. For a normal non-pipelined function unit, @var{simultaneity} is one, the
  3921. unit is taken to block for the @var{ready-delay} cycles of the executing
  3922. insn, and smaller values of @var{issue-delay} are ignored.
  3923.  
  3924. @var{conflict-list} is an optional list giving detailed conflict costs
  3925. for this unit.  If specified, it is a list of condition test expressions
  3926. to be applied to insns chosen to execute in @var{name} following the
  3927. particular insn matching @var{test} that is already executing in
  3928. @var{name}.  For each insn in the list, @var{issue-delay} specifies the
  3929. conflict cost; for insns not in the list, the cost is zero.  If not
  3930. specified, @var{conflict-list} defaults to all instructions that use the
  3931. function unit.
  3932.  
  3933. Typical uses of this vector are where a floating point function unit can
  3934. pipeline either single- or double-precision operations, but not both, or
  3935. where a memory unit can pipeline loads, but not stores, etc.
  3936.  
  3937. As an example, consider a classic RISC machine where the result of a
  3938. load instruction is not available for two cycles (a single ``delay''
  3939. instruction is required) and where only one load instruction can be executed
  3940. simultaneously.  This would be specified as:
  3941.  
  3942. @smallexample
  3943. (define_function_unit "memory" 1 1 (eq_attr "type" "load") 2 0)
  3944. @end smallexample
  3945.  
  3946. For the case of a floating point function unit that can pipeline either
  3947. single or double precision, but not both, the following could be specified:
  3948.  
  3949. @smallexample
  3950. (define_function_unit
  3951.    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "sp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "dp_fp")])
  3952. (define_function_unit
  3953.    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "dp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "sp_fp")])
  3954. @end smallexample
  3955.  
  3956. @strong{Note:} The scheduler attempts to avoid function unit conflicts
  3957. and uses all the specifications in the @code{define_function_unit}
  3958. expression.  It has recently come to our attention that these
  3959. specifications may not allow modeling of some of the newer
  3960. ``superscalar'' processors that have insns using multiple pipelined
  3961. units.  These insns will cause a potential conflict for the second unit
  3962. used during their execution and there is no way of representing that
  3963. conflict.  We welcome any examples of how function unit conflicts work
  3964. in such processors and suggestions for their representation.
  3965. @end ifset
  3966.