home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Workbench Add-On / Workbench Add-On - Volume 1.iso / BBS-Archive / Dev / gcc263-src.lha / gcc-2.6.3 / gcc.info-16 (.txt) < prev    next >
GNU Info File  |  1994-11-23  |  49KB  |  875 lines

  1. This is Info file gcc.info, produced by Makeinfo-1.55 from the input
  2. file gcc.texi.
  3.    This file documents the use and the internals of the GNU compiler.
  4.    Published by the Free Software Foundation 675 Massachusetts Avenue
  5. Cambridge, MA 02139 USA
  6.    Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994 Free Software Foundation,
  7.    Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
  8. manual provided the copyright notice and this permission notice are
  9. preserved on all copies.
  10.    Permission is granted to copy and distribute modified versions of
  11. this manual under the conditions for verbatim copying, provided also
  12. that the sections entitled "GNU General Public License," "Funding for
  13. Free Software," and "Protect Your Freedom--Fight `Look And Feel'" are
  14. included exactly as in the original, and provided that the entire
  15. resulting derived work is distributed under the terms of a permission
  16. notice identical to this one.
  17.    Permission is granted to copy and distribute translations of this
  18. manual into another language, under the above conditions for modified
  19. versions, except that the sections entitled "GNU General Public
  20. License," "Funding for Free Software," and "Protect Your Freedom--Fight
  21. `Look And Feel'", and this permission notice, may be included in
  22. translations approved by the Free Software Foundation instead of in the
  23. original English.
  24. File: gcc.info,  Node: Standard Names,  Next: Pattern Ordering,  Prev: Constraints,  Up: Machine Desc
  25. Standard Pattern Names For Generation
  26. =====================================
  27.    Here is a table of the instruction names that are meaningful in the
  28. RTL generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
  29. instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
  30. pattern in to accomplish a certain task.
  31. `movM'
  32.      Here M stands for a two-letter machine mode name, in lower case.
  33.      This instruction pattern moves data with that machine mode from
  34.      operand 1 to operand 0.  For example, `movsi' moves full-word data.
  35.      If operand 0 is a `subreg' with mode M of a register whose own
  36.      mode is wider than M, the effect of this instruction is to store
  37.      the specified value in the part of the register that corresponds
  38.      to mode M.  The effect on the rest of the register is undefined.
  39.      This class of patterns is special in several ways.  First of all,
  40.      each of these names *must* be defined, because there is no other
  41.      way to copy a datum from one place to another.
  42.      Second, these patterns are not used solely in the RTL generation
  43.      pass.  Even the reload pass can generate move insns to copy values
  44.      from stack slots into temporary registers.  When it does so, one
  45.      of the operands is a hard register and the other is an operand
  46.      that can need to be reloaded into a register.
  47.      Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must
  48.      generate RTL which needs no reloading and needs no temporary
  49.      registers--no registers other than the operands.  For example, if
  50.      you support the pattern with a `define_expand', then in such a
  51.      case the `define_expand' mustn't call `force_reg' or any other such
  52.      function which might generate new pseudo registers.
  53.      This requirement exists even for subword modes on a RISC machine
  54.      where fetching those modes from memory normally requires several
  55.      insns and some temporary registers.  Look in `spur.md' to see how
  56.      the requirement can be satisfied.
  57.      During reload a memory reference with an invalid address may be
  58.      passed as an operand.  Such an address will be replaced with a
  59.      valid address later in the reload pass.  In this case, nothing may
  60.      be done with the address except to use it as it stands.  If it is
  61.      copied, it will not be replaced with a valid address.  No attempt
  62.      should be made to make such an address into a valid address and no
  63.      routine (such as `change_address') that will do so may be called.
  64.      Note that `general_operand' will fail when applied to such an
  65.      address.
  66.      The global variable `reload_in_progress' (which must be explicitly
  67.      declared if required) can be used to determine whether such special
  68.      handling is required.
  69.      The variety of operands that have reloads depends on the rest of
  70.      the machine description, but typically on a RISC machine these can
  71.      only be pseudo registers that did not get hard registers, while on
  72.      other machines explicit memory references will get optional
  73.      reloads.
  74.      If a scratch register is required to move an object to or from
  75.      memory, it can be allocated using `gen_reg_rtx' prior to reload.
  76.      But this is impossible during and after reload.  If there are
  77.      cases needing scratch registers after reload, you must define
  78.      `SECONDARY_INPUT_RELOAD_CLASS' and perhaps also
  79.      `SECONDARY_OUTPUT_RELOAD_CLASS' to detect them, and provide
  80.      patterns `reload_inM' or `reload_outM' to handle them.  *Note
  81.      Register Classes::.
  82.      The constraints on a `moveM' must permit moving any hard register
  83.      to any other hard register provided that `HARD_REGNO_MODE_OK'
  84.      permits mode M in both registers and `REGISTER_MOVE_COST' applied
  85.      to their classes returns a value of 2.
  86.      It is obligatory to support floating point `moveM' instructions
  87.      into and out of any registers that can hold fixed point values,
  88.      because unions and structures (which have modes `SImode' or
  89.      `DImode') can be in those registers and they may have floating
  90.      point members.
  91.      There may also be a need to support fixed point `moveM'
  92.      instructions in and out of floating point registers.
  93.      Unfortunately, I have forgotten why this was so, and I don't know
  94.      whether it is still true.  If `HARD_REGNO_MODE_OK' rejects fixed
  95.      point values in floating point registers, then the constraints of
  96.      the fixed point `moveM' instructions must be designed to avoid
  97.      ever trying to reload into a floating point register.
  98. `reload_inM'
  99. `reload_outM'
  100.      Like `movM', but used when a scratch register is required to move
  101.      between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
  102.      register.  See the discussion of the `SECONDARY_RELOAD_CLASS'
  103.      macro in *note Register Classes::..
  104. `movstrictM'
  105.      Like `movM' except that if operand 0 is a `subreg' with mode M of
  106.      a register whose natural mode is wider, the `movstrictM'
  107.      instruction is guaranteed not to alter any of the register except
  108.      the part which belongs to mode M.
  109. `load_multiple'
  110.      Load several consecutive memory locations into consecutive
  111.      registers.  Operand 0 is the first of the consecutive registers,
  112.      operand 1 is the first memory location, and operand 2 is a
  113.      constant: the number of consecutive registers.
  114.      Define this only if the target machine really has such an
  115.      instruction; do not define this if the most efficient way of
  116.      loading consecutive registers from memory is to do them one at a
  117.      time.
  118.      On some machines, there are restrictions as to which consecutive
  119.      registers can be stored into memory, such as particular starting or
  120.      ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
  121.      machines, use a `define_expand' (*note Expander Definitions::.)
  122.      and make the pattern fail if the restrictions are not met.
  123.      Write the generated insn as a `parallel' with elements being a
  124.      `set' of one register from the appropriate memory location (you may
  125.      also need `use' or `clobber' elements).  Use a `match_parallel'
  126.      (*note RTL Template::.) to recognize the insn.  See `a29k.md' and
  127.      `rs6000.md' for examples of the use of this insn pattern.
  128. `store_multiple'
  129.      Similar to `load_multiple', but store several consecutive registers
  130.      into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
  131.      consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
  132.      operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
  133. `addM3'
  134.      Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All
  135.      operands must have mode M.  This can be used even on two-address
  136.      machines, by means of constraints requiring operands 1 and 0 to be
  137.      the same location.
  138. `subM3', `mulM3'
  139. `divM3', `udivM3', `modM3', `umodM3'
  140. `sminM3', `smaxM3', `uminM3', `umaxM3'
  141. `andM3', `iorM3', `xorM3'
  142.      Similar, for other arithmetic operations.
  143. `mulhisi3'
  144.      Multiply operands 1 and 2, which have mode `HImode', and store a
  145.      `SImode' product in operand 0.
  146. `mulqihi3', `mulsidi3'
  147.      Similar widening-multiplication instructions of other widths.
  148. `umulqihi3', `umulhisi3', `umulsidi3'
  149.      Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
  150.      multiplication.
  151. `divmodM4'
  152.      Signed division that produces both a quotient and a remainder.
  153.      Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored in
  154.      operand 0 and a remainder stored in operand 3.
  155.      For machines with an instruction that produces both a quotient and
  156.      a remainder, provide a pattern for `divmodM4' but do not provide
  157.      patterns for `divM3' and `modM3'.  This allows optimization in the
  158.      relatively common case when both the quotient and remainder are
  159.      computed.
  160.      If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
  161.      exists and is more efficient than the instruction that produces
  162.      both, write the output routine of `divmodM4' to call
  163.      `find_reg_note' and look for a `REG_UNUSED' note on the quotient
  164.      or remainder and generate the appropriate instruction.
  165. `udivmodM4'
  166.      Similar, but does unsigned division.
  167. `ashlM3'
  168.      Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by
  169.      operand 2, and store the result in operand 0.  Here M is the mode
  170.      of operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
  171.      instruction pattern, and the compiler will convert the operand to
  172.      that mode before generating the instruction.
  173. `ashrM3', `lshrM3', `rotlM3', `rotrM3'
  174.      Other shift and rotate instructions, analogous to the `ashlM3'
  175.      instructions.
  176. `negM2'
  177.      Negate operand 1 and store the result in operand 0.
  178. `absM2'
  179.      Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
  180. `sqrtM2'
  181.      Store the square root of operand 1 into operand 0.
  182.      The `sqrt' built-in function of C always uses the mode which
  183.      corresponds to the C data type `double'.
  184. `ffsM2'
  185.      Store into operand 0 one plus the index of the least significant
  186.      1-bit of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  M is the
  187.      mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
  188.      pattern, and the compiler will convert the operand to that mode
  189.      before generating the instruction.
  190.      The `ffs' built-in function of C always uses the mode which
  191.      corresponds to the C data type `int'.
  192. `one_cmplM2'
  193.      Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
  194. `cmpM'
  195.      Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.  The
  196.      RTL pattern should look like this:
  197.           (set (cc0) (compare (match_operand:M 0 ...)
  198.                               (match_operand:M 1 ...)))
  199. `tstM'
  200.      Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.  The
  201.      RTL pattern should look like this:
  202.           (set (cc0) (match_operand:M 0 ...))
  203.      `tstM' patterns should not be defined for machines that do not use
  204.      `(cc0)'.  Doing so would confuse the optimizer since it would no
  205.      longer be clear which `set' operations were comparisons.  The
  206.      `cmpM' patterns should be used instead.
  207. `movstrM'
  208.      Block move instruction.  The addresses of the destination and
  209.      source strings are the first two operands, and both are in mode
  210.      `Pmode'.  The number of bytes to move is the third operand, in
  211.      mode M.
  212.      The fourth operand is the known shared alignment of the source and
  213.      destination, in the form of a `const_int' rtx.  Thus, if the
  214.      compiler knows that both source and destination are word-aligned,
  215.      it may provide the value 4 for this operand.
  216.      These patterns need not give special consideration to the
  217.      possibility that the source and destination strings might overlap.
  218. `cmpstrM'
  219.      Block compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the
  220.      output; it has mode M.  The remaining four operands are like the
  221.      operands of `movstrM'.  The two memory blocks specified are
  222.      compared byte by byte in lexicographic order.  The effect of the
  223.      instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
  224.      the result of the comparison.
  225.      Compute the length of a string, with three operands.  Operand 0 is
  226.      the result (of mode M), operand 1 is a `mem' referring to the
  227.      first character of the string, operand 2 is the character to
  228.      search for (normally zero), and operand 3 is a constant describing
  229.      the known alignment of the beginning of the string.
  230. `floatMN2'
  231.      Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode M) to
  232.      floating point mode N and store in operand 0 (which has mode N).
  233. `floatunsMN2'
  234.      Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode M)
  235.      to floating point mode N and store in operand 0 (which has mode N).
  236. `fixMN2'
  237.      Convert operand 1 (valid for floating point mode M) to fixed point
  238.      mode N as a signed number and store in operand 0 (which has mode
  239.      N).  This instruction's result is defined only when the value of
  240.      operand 1 is an integer.
  241. `fixunsMN2'
  242.      Convert operand 1 (valid for floating point mode M) to fixed point
  243.      mode N as an unsigned number and store in operand 0 (which has
  244.      mode N).  This instruction's result is defined only when the value
  245.      of operand 1 is an integer.
  246. `ftruncM2'
  247.      Convert operand 1 (valid for floating point mode M) to an integer
  248.      value, still represented in floating point mode M, and store it in
  249.      operand 0 (valid for floating point mode M).
  250. `fix_truncMN2'
  251.      Like `fixMN2' but works for any floating point value of mode M by
  252.      converting the value to an integer.
  253. `fixuns_truncMN2'
  254.      Like `fixunsMN2' but works for any floating point value of mode M
  255.      by converting the value to an integer.
  256. `truncMN'
  257.      Truncate operand 1 (valid for mode M) to mode N and store in
  258.      operand 0 (which has mode N).  Both modes must be fixed point or
  259.      both floating point.
  260. `extendMN'
  261.      Sign-extend operand 1 (valid for mode M) to mode N and store in
  262.      operand 0 (which has mode N).  Both modes must be fixed point or
  263.      both floating point.
  264. `zero_extendMN'
  265.      Zero-extend operand 1 (valid for mode M) to mode N and store in
  266.      operand 0 (which has mode N).  Both modes must be fixed point.
  267. `extv'
  268.      Extract a bit field from operand 1 (a register or memory operand),
  269.      where operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the
  270.      starting bit, and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode
  271.      `word_mode'.  Operand 1 may have mode `byte_mode' or `word_mode';
  272.      often `word_mode' is allowed only for registers.  Operands 2 and 3
  273.      must be valid for `word_mode'.
  274.      The RTL generation pass generates this instruction only with
  275.      constants for operands 2 and 3.
  276.      The bit-field value is sign-extended to a full word integer before
  277.      it is stored in operand 0.
  278. `extzv'
  279.      Like `extv' except that the bit-field value is zero-extended.
  280. `insv'
  281.      Store operand 3 (which must be valid for `word_mode') into a bit
  282.      field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
  283.      operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode `byte_mode' or
  284.      `word_mode'; often `word_mode' is allowed only for registers.
  285.      Operands 1 and 2 must be valid for `word_mode'.
  286.      The RTL generation pass generates this instruction only with
  287.      constants for operands 1 and 2.
  288. `sCOND'
  289.      Store zero or nonzero in the operand according to the condition
  290.      codes.  Value stored is nonzero iff the condition COND is true.
  291.      cOND is the name of a comparison operation expression code, such
  292.      as `eq', `lt' or `leu'.
  293.      You specify the mode that the operand must have when you write the
  294.      `match_operand' expression.  The compiler automatically sees which
  295.      mode you have used and supplies an operand of that mode.
  296.      The value stored for a true condition must have 1 as its low bit,
  297.      or else must be negative.  Otherwise the instruction is not
  298.      suitable and you should omit it from the machine description.  You
  299.      describe to the compiler exactly which value is stored by defining
  300.      the macro `STORE_FLAG_VALUE' (*note Misc::.).  If a description
  301.      cannot be found that can be used for all the `sCOND' patterns, you
  302.      should omit those operations from the machine description.
  303.      These operations may fail, but should do so only in relatively
  304.      uncommon cases; if they would fail for common cases involving
  305.      integer comparisons, it is best to omit these patterns.
  306.      If these operations are omitted, the compiler will usually
  307.      generate code that copies the constant one to the target and
  308.      branches around an assignment of zero to the target.  If this code
  309.      is more efficient than the potential instructions used for the
  310.      `sCOND' pattern followed by those required to convert the result
  311.      into a 1 or a zero in `SImode', you should omit the `sCOND'
  312.      operations from the machine description.
  313. `bCOND'
  314.      Conditional branch instruction.  Operand 0 is a `label_ref' that
  315.      refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
  316.      condition COND.
  317.      Some machines do not follow the model assumed here where a
  318.      comparison instruction is followed by a conditional branch
  319.      instruction.  In that case, the `cmpM' (and `tstM') patterns should
  320.      simply store the operands away and generate all the required insns
  321.      in a `define_expand' (*note Expander Definitions::.) for the
  322.      conditional branch operations.  All calls to expand `bCOND'
  323.      patterns are immediately preceded by calls to expand either a
  324.      `cmpM' pattern or a `tstM' pattern.
  325.      Machines that use a pseudo register for the condition code value,
  326.      or where the mode used for the comparison depends on the condition
  327.      being tested, should also use the above mechanism.  *Note Jump
  328.      Patterns::
  329.      The above discussion also applies to `sCOND' patterns.
  330. `call'
  331.      Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
  332.      function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments
  333.      pushed (in mode `SImode', except it is normally a `const_int');
  334.      operand 2 is the number of registers used as operands.
  335.      On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
  336.      pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which
  337.      need to put this information into the assembler code; they can put
  338.      it in the RTL instead of operand 1.
  339.      Operand 0 should be a `mem' RTX whose address is the address of the
  340.      function.  Note, however, that this address can be a `symbol_ref'
  341.      expression even if it would not be a legitimate memory address on
  342.      the target machine.  If it is also not a valid argument for a call
  343.      instruction, the pattern for this operation should be a
  344.      `define_expand' (*note Expander Definitions::.) that places the
  345.      address into a register and uses that register in the call
  346.      instruction.
  347. `call_value'
  348.      Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the
  349.      hard register in which the value is returned.  There are three more
  350.      operands, the same as the three operands of the `call' instruction
  351.      (but with numbers increased by one).
  352.      Subroutines that return `BLKmode' objects use the `call' insn.
  353. `call_pop', `call_value_pop'
  354.      Similar to `call' and `call_value', except used if defined and if
  355.      `RETURN_POPS_ARGS' is non-zero.  They should emit a `parallel'
  356.      that contains both the function call and a `set' to indicate the
  357.      adjustment made to the frame pointer.
  358.      For machines where `RETURN_POPS_ARGS' can be non-zero, the use of
  359.      these patterns increases the number of functions for which the
  360.      frame pointer can be eliminated, if desired.
  361. `untyped_call'
  362.      Subroutine call instruction returning a value of any type.
  363.      Operand 0 is the function to call; operand 1 is a memory location
  364.      where the result of calling the function is to be stored; operand
  365.      2 is a `parallel' expression where each element is a `set'
  366.      expression that indicates the saving of a function return value
  367.      into the result block.
  368.      This instruction pattern should be defined to support
  369.      `__builtin_apply' on machines where special instructions are needed
  370.      to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
  371.      returned.  This instruction pattern is required on machines that
  372.      have multiple registers that can hold a return value (i.e.
  373.      `FUNCTION_VALUE_REGNO_P' is true for more than one register).
  374. `return'
  375.      Subroutine return instruction.  This instruction pattern name
  376.      should be defined only if a single instruction can do all the work
  377.      of returning from a function.
  378.      Like the `movM' patterns, this pattern is also used after the RTL
  379.      generation phase.  In this case it is to support machines where
  380.      multiple instructions are usually needed to return from a
  381.      function, but some class of functions only requires one
  382.      instruction to implement a return.  Normally, the applicable
  383.      functions are those which do not need to save any registers or
  384.      allocate stack space.
  385.      For such machines, the condition specified in this pattern should
  386.      only be true when `reload_completed' is non-zero and the function's
  387.      epilogue would only be a single instruction.  For machines with
  388.      register windows, the routine `leaf_function_p' may be used to
  389.      determine if a register window push is required.
  390.      Machines that have conditional return instructions should define
  391.      patterns such as
  392.           (define_insn ""
  393.             [(set (pc)
  394.                   (if_then_else (match_operator
  395.                                    0 "comparison_operator"
  396.                                    [(cc0) (const_int 0)])
  397.                                 (return)
  398.                                 (pc)))]
  399.             "CONDITION"
  400.             "...")
  401.      where CONDITION would normally be the same condition specified on
  402.      the named `return' pattern.
  403. `untyped_return'
  404.      Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern
  405.      should be defined to support `__builtin_return' on machines where
  406.      special instructions are needed to return a value of any type.
  407.      Operand 0 is a memory location where the result of calling a
  408.      function with `__builtin_apply' is stored; operand 1 is a
  409.      `parallel' expression where each element is a `set' expression
  410.      that indicates the restoring of a function return value from the
  411.      result block.
  412. `nop'
  413.      No-op instruction.  This instruction pattern name should always be
  414.      defined to output a no-op in assembler code.  `(const_int 0)' will
  415.      do as an RTL pattern.
  416. `indirect_jump'
  417.      An instruction to jump to an address which is operand zero.  This
  418.      pattern name is mandatory on all machines.
  419. `casesi'
  420.      Instruction to jump through a dispatch table, including bounds
  421.      checking.  This instruction takes five operands:
  422.        1. The index to dispatch on, which has mode `SImode'.
  423.        2. The lower bound for indices in the table, an integer constant.
  424.        3. The total range of indices in the table--the largest index
  425.           minus the smallest one (both inclusive).
  426.        4. A label that precedes the table itself.
  427.        5. A label to jump to if the index has a value outside the
  428.           bounds.  (If the machine-description macro
  429.           `CASE_DROPS_THROUGH' is defined, then an out-of-bounds index
  430.           drops through to the code following the jump table instead of
  431.           jumping to this label.  In that case, this label is not
  432.           actually used by the `casesi' instruction, but it is always
  433.           provided as an operand.)
  434.      The table is a `addr_vec' or `addr_diff_vec' inside of a
  435.      `jump_insn'.  The number of elements in the table is one plus the
  436.      difference between the upper bound and the lower bound.
  437. `tablejump'
  438.      Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
  439.      capability which can be used to implement a dispatch table when
  440.      there is no `casesi' pattern.
  441.      This pattern requires two operands: the address or offset, and a
  442.      label which should immediately precede the jump table.  If the
  443.      macro `CASE_VECTOR_PC_RELATIVE' is defined then the first operand
  444.      is an offset which counts from the address of the table;
  445.      otherwise, it is an absolute address to jump to.  In either case,
  446.      the first operand has mode `Pmode'.
  447.      The `tablejump' insn is always the last insn before the jump table
  448.      it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
  449.      second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
  450.      that the jump optimizer will not delete the table as unreachable
  451.      code.
  452. `save_stack_block'
  453. `save_stack_function'
  454. `save_stack_nonlocal'
  455. `restore_stack_block'
  456. `restore_stack_function'
  457. `restore_stack_nonlocal'
  458.      Most machines save and restore the stack pointer by copying it to
  459.      or from an object of mode `Pmode'.  Do not define these patterns on
  460.      such machines.
  461.      Some machines require special handling for stack pointer saves and
  462.      restores.  On those machines, define the patterns corresponding to
  463.      the non-standard cases by using a `define_expand' (*note Expander
  464.      Definitions::.) that produces the required insns.  The three types
  465.      of saves and restores are:
  466.        1. `save_stack_block' saves the stack pointer at the start of a
  467.           block that allocates a variable-sized object, and
  468.           `restore_stack_block' restores the stack pointer when the
  469.           block is exited.
  470.        2. `save_stack_function' and `restore_stack_function' do a
  471.           similar job for the outermost block of a function and are
  472.           used when the function allocates variable-sized objects or
  473.           calls `alloca'.  Only the epilogue uses the restored stack
  474.           pointer, allowing a simpler save or restore sequence on some
  475.           machines.
  476.        3. `save_stack_nonlocal' is used in functions that contain labels
  477.           branched to by nested functions.  It saves the stack pointer
  478.           in such a way that the inner function can use
  479.           `restore_stack_nonlocal' to restore the stack pointer.  The
  480.           compiler generates code to restore the frame and argument
  481.           pointer registers, but some machines require saving and
  482.           restoring additional data such as register window information
  483.           or stack backchains.  Place insns in these patterns to save
  484.           and restore any such required data.
  485.      When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and
  486.      operand 1 is the stack pointer.  The mode used to allocate the
  487.      save area is the mode of operand 0.  You must specify an integral
  488.      mode, or `VOIDmode' if no save area is needed for a particular
  489.      type of save (either because no save is needed or because a
  490.      machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the stack
  491.      pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
  492.      `save_stack_block' is defined, operand 0 must not be `VOIDmode'
  493.      since these saves can be arbitrarily nested.
  494.      A save area is a `mem' that is at a constant offset from
  495.      `virtual_stack_vars_rtx' when the stack pointer is saved for use by
  496.      nonlocal gotos and a `reg' in the other two cases.
  497. `allocate_stack'
  498.      Subtract (or add if `STACK_GROWS_DOWNWARD' is undefined) operand 0
  499.      from the stack pointer to create space for dynamically allocated
  500.      data.
  501.      Do not define this pattern if all that must be done is the
  502.      subtraction.  Some machines require other operations such as stack
  503.      probes or maintaining the back chain.  Define this pattern to emit
  504.      those operations in addition to updating the stack pointer.
  505. File: gcc.info,  Node: Pattern Ordering,  Next: Dependent Patterns,  Prev: Standard Names,  Up: Machine Desc
  506. When the Order of Patterns Matters
  507. ==================================
  508.    Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then
  509. the pattern that appears first in the machine description is the one
  510. used.  Therefore, more specific patterns (patterns that will match
  511. fewer things) and faster instructions (those that will produce better
  512. code when they do match) should usually go first in the description.
  513.    In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
  514. a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
  515. instruction for converting a fullword to floating point and another for
  516. converting a byte to floating point.  An instruction converting an
  517. integer to floating point could match either one.  We put the pattern
  518. to convert the fullword first to make sure that one will be used rather
  519. than the other.  (Otherwise a large integer might be generated as a
  520. single-byte immediate quantity, which would not work.) Instead of using
  521. this pattern ordering it would be possible to make the pattern for
  522. convert-a-byte smart enough to deal properly with any constant value.
  523. File: gcc.info,  Node: Dependent Patterns,  Next: Jump Patterns,  Prev: Pattern Ordering,  Up: Machine Desc
  524. Interdependence of Patterns
  525. ===========================
  526.    Every machine description must have a named pattern for each of the
  527. conditional branch names `bCOND'.  The recognition template must always
  528. have the form
  529.      (set (pc)
  530.           (if_then_else (COND (cc0) (const_int 0))
  531.                         (label_ref (match_operand 0 "" ""))
  532.                         (pc)))
  533. In addition, every machine description must have an anonymous pattern
  534. for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
  535. look like
  536.      (set (pc)
  537.           (if_then_else (COND (cc0) (const_int 0))
  538.                         (pc)
  539.                         (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
  540. They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
  541. branches into reverse-conditional branches.
  542.    It is often convenient to use the `match_operator' construct to
  543. reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
  544. example,
  545.      (define_insn ""
  546.        [(set (pc)
  547.              (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
  548.                                            [(cc0) (const_int 0)])
  549.                            (pc)
  550.                            (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
  551.        "CONDITION"
  552.        "...")
  553.    In some cases machines support instructions identical except for the
  554. machine mode of one or more operands.  For example, there may be
  555. "sign-extend halfword" and "sign-extend byte" instructions whose
  556. patterns are
  557.      (set (match_operand:SI 0 ...)
  558.           (extend:SI (match_operand:HI 1 ...)))
  559.      
  560.      (set (match_operand:SI 0 ...)
  561.           (extend:SI (match_operand:QI 1 ...)))
  562. Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
  563. extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
  564. actually will match is the one that appears first in the file.  For
  565. correct results, this must be the one for the widest possible mode
  566. (`HImode', here).  If the pattern matches the `QImode' instruction, the
  567. results will be incorrect if the constant value does not actually fit
  568. that mode.
  569.    Such instructions to extend constants are rarely generated because
  570. they are optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
  571. compilations.
  572.    If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
  573. replace a register with a constant permitted by the constraint in some
  574. cases.  Similarly for memory references.  You must ensure that the
  575. predicate permits all objects allowed by the constraints to prevent the
  576. compiler from crashing.
  577.    Because of this substitution, you should not provide separate
  578. patterns for increment and decrement instructions.  Instead, they
  579. should be generated from the same pattern that supports
  580. register-register add insns by examining the operands and generating
  581. the appropriate machine instruction.
  582. File: gcc.info,  Node: Jump Patterns,  Next: Insn Canonicalizations,  Prev: Dependent Patterns,  Up: Machine Desc
  583. Defining Jump Instruction Patterns
  584. ==================================
  585.    For most machines, GNU CC assumes that the machine has a condition
  586. code.  A comparison insn sets the condition code, recording the results
  587. of both signed and unsigned comparison of the given operands.  A
  588. separate branch insn tests the condition code and branches or not
  589. according its value.  The branch insns come in distinct signed and
  590. unsigned flavors.  Many common machines, such as the Vax, the 68000 and
  591. the 32000, work this way.
  592.    Some machines have distinct signed and unsigned compare
  593. instructions, and only one set of conditional branch instructions.  The
  594. easiest way to handle these machines is to treat them just like the
  595. others until the final stage where assembly code is written.  At this
  596. time, when outputting code for the compare instruction, peek ahead at
  597. the following branch using `next_cc0_user (insn)'.  (The variable
  598. `insn' refers to the insn being output, in the output-writing code in
  599. an instruction pattern.)  If the RTL says that is an unsigned branch,
  600. output an unsigned compare; otherwise output a signed compare.  When
  601. the branch itself is output, you can treat signed and unsigned branches
  602. identically.
  603.    The reason you can do this is that GNU CC always generates a pair of
  604. consecutive RTL insns, possibly separated by `note' insns, one to set
  605. the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
  606. until the end.
  607.    To go with this technique, you must define the machine-description
  608. macro `NOTICE_UPDATE_CC' to do `CC_STATUS_INIT'; in other words, no
  609. compare instruction is superfluous.
  610.    Some machines have compare-and-branch instructions and no condition
  611. code.  A similar technique works for them.  When it is time to "output"
  612. a compare instruction, record its operands in two static variables.
  613. When outputting the branch-on-condition-code instruction that follows,
  614. actually output a compare-and-branch instruction that uses the
  615. remembered operands.
  616.    It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
  617. In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
  618. will be combined according to these patterns.  But this does not happen
  619. if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
  620. above in addition to any special patterns you define.
  621.    In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
  622. code and there may not even be a separate condition code register.  On
  623. these machines, the restriction that the definition and use of the
  624. condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
  625. important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
  626. delay for taken branches unless the condition code register is set three
  627. instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
  628. scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
  629. separate the definition and use of the condition code register.
  630.    On these machines, do not use `(cc0)', but instead use a register to
  631. represent the condition code.  If there is a specific condition code
  632. register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
  633. comparison result can be placed in any general register, or if there are
  634. multiple condition registers, use a pseudo register.
  635.    On some machines, the type of branch instruction generated may
  636. depend on the way the condition code was produced; for example, on the
  637. 68k and Sparc, setting the condition code directly from an add or
  638. subtract instruction does not clear the overflow bit the way that a test
  639. instruction does, so a different branch instruction must be used for
  640. some conditional branches.  For machines that use `(cc0)', the set and
  641. use of the condition code must be adjacent (separated only by `note'
  642. insns) allowing flags in `cc_status' to be used.  (*Note Condition
  643. Code::.)  Also, the comparison and branch insns can be located from
  644. each other by using the functions `prev_cc0_setter' and `next_cc0_user'.
  645.    However, this is not true on machines that do not use `(cc0)'.  On
  646. those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
  647. compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
  648. we use the machine mode of the condition code register to record
  649. different formats of the condition code register.
  650.    Registers used to store the condition code value should have a mode
  651. that is in class `MODE_CC'.  Normally, it will be `CCmode'.  If
  652. additional modes are required (as for the add example mentioned above in
  653. the Sparc), define the macro `EXTRA_CC_MODES' to list the additional
  654. modes required (*note Condition Code::.).  Also define `EXTRA_CC_NAMES'
  655. to list the names of those modes and `SELECT_CC_MODE' to choose a mode
  656. given an operand of a compare.
  657.    If it is known during RTL generation that a different mode will be
  658. required (for example, if the machine has separate compare instructions
  659. for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
  660. be specified at that time.
  661.    If the cases that require different modes would be made by
  662. instruction combination, the macro `SELECT_CC_MODE' determines which
  663. machine mode should be used for the comparison result.  The patterns
  664. should be written using that mode.  To support the case of the add on
  665. the Sparc discussed above, we have the pattern
  666.      (define_insn ""
  667.        [(set (reg:CC_NOOV 0)
  668.              (compare:CC_NOOV
  669.                (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
  670.                         (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
  671.                (const_int 0)))]
  672.        ""
  673.        "...")
  674.    The `SELECT_CC_MODE' macro on the Sparc returns `CC_NOOVmode' for
  675. comparisons whose argument is a `plus'.
  676. File: gcc.info,  Node: Insn Canonicalizations,  Next: Peephole Definitions,  Prev: Jump Patterns,  Up: Machine Desc
  677. Canonicalization of Instructions
  678. ================================
  679.    There are often cases where multiple RTL expressions could represent
  680. an operation performed by a single machine instruction.  This situation
  681. is most commonly encountered with logical, branch, and
  682. multiply-accumulate instructions.  In such cases, the compiler attempts
  683. to convert these multiple RTL expressions into a single canonical form
  684. to reduce the number of insn patterns required.
  685.    In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
  686. are performed:
  687.    * For commutative and comparison operators, a constant is always
  688.      made the second operand.  If a machine only supports a constant as
  689.      the second operand, only patterns that match a constant in the
  690.      second operand need be supplied.
  691.      For these operators, if only one operand is a `neg', `not',
  692.      `mult', `plus', or `minus' expression, it will be the first
  693.      operand.
  694.    * For the `compare' operator, a constant is always the second operand
  695.      on machines where `cc0' is used (*note Jump Patterns::.).  On other
  696.      machines, there are rare cases where the compiler might want to
  697.      construct a `compare' with a constant as the first operand.
  698.      However, these cases are not common enough for it to be worthwhile
  699.      to provide a pattern matching a constant as the first operand
  700.      unless the machine actually has such an instruction.
  701.      An operand of `neg', `not', `mult', `plus', or `minus' is made the
  702.      first operand under the same conditions as above.
  703.    * `(minus X (const_int N))' is converted to `(plus X (const_int
  704.      -N))'.
  705.    * Within address computations (i.e., inside `mem'), a left shift is
  706.      converted into the appropriate multiplication by a power of two.
  707.      De`Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
  708.      logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
  709.      operand being a `not' expression, it will be the first one.
  710.      A machine that has an instruction that performs a bitwise
  711.      logical-and of one operand with the bitwise negation of the other
  712.      should specify the pattern for that instruction as
  713.           (define_insn ""
  714.             [(set (match_operand:M 0 ...)
  715.                   (and:M (not:M (match_operand:M 1 ...))
  716.                                (match_operand:M 2 ...)))]
  717.             "..."
  718.             "...")
  719.      Similarly, a pattern for a "NAND" instruction should be written
  720.           (define_insn ""
  721.             [(set (match_operand:M 0 ...)
  722.                   (ior:M (not:M (match_operand:M 1 ...))
  723.                                (not:M (match_operand:M 2 ...))))]
  724.             "..."
  725.             "...")
  726.      In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
  727.      logically equivalent RTL expressions.
  728.    * The only possible RTL expressions involving both bitwise
  729.      exclusive-or and bitwise negation are `(xor:M X Y)' and `(not:M
  730.      (xor:M X Y))'.
  731.    * The sum of three items, one of which is a constant, will only
  732.      appear in the form
  733.           (plus:M (plus:M X Y) CONSTANT)
  734.    * On machines that do not use `cc0', `(compare X (const_int 0))'
  735.      will be converted to X.
  736.    * Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit)
  737.      with zero will be written using `zero_extract' rather than the
  738.      equivalent `and' or `sign_extract' operations.
  739. File: gcc.info,  Node: Peephole Definitions,  Next: Expander Definitions,  Prev: Insn Canonicalizations,  Up: Machine Desc
  740. Machine-Specific Peephole Optimizers
  741. ====================================
  742.    In addition to instruction patterns the `md' file may contain
  743. definitions of machine-specific peephole optimizations.
  744.    The combiner does not notice certain peephole optimizations when the
  745. data flow in the program does not suggest that it should try them.  For
  746. example, sometimes two consecutive insns related in purpose can be
  747. combined even though the second one does not appear to use a register
  748. computed in the first one.  A machine-specific peephole optimizer can
  749. detect such opportunities.
  750.    A definition looks like this:
  751.      (define_peephole
  752.        [INSN-PATTERN-1
  753.         INSN-PATTERN-2
  754.         ...]
  755.        "CONDITION"
  756.        "TEMPLATE"
  757.        "OPTIONAL INSN-ATTRIBUTES")
  758. The last string operand may be omitted if you are not using any
  759. machine-specific information in this machine description.  If present,
  760. it must obey the same rules as in a `define_insn'.
  761.    In this skeleton, INSN-PATTERN-1 and so on are patterns to match
  762. consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
  763. INSN-PATTERN-1 matches the first one, INSN-PATTERN-2 matches the next,
  764. and so on.
  765.    Each of the insns matched by a peephole must also match a
  766. `define_insn'.  Peepholes are checked only at the last stage just
  767. before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
  768. would match a peephole but no `define_insn' will cause a crash in code
  769. generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
  770. stages.
  771.    The operands of the insns are matched with `match_operands',
  772. `match_operator', and `match_dup', as usual.  What is not usual is that
  773. the operand numbers apply to all the insn patterns in the definition.
  774. So, you can check for identical operands in two insns by using
  775. `match_operand' in one insn and `match_dup' in the other.
  776.    The operand constraints used in `match_operand' patterns do not have
  777. any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
  778. be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
  779. to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches but
  780. the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
  781.    It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole;
  782. or you can write constraints which serve as a double-check on the
  783. criteria previously tested.
  784.    Once a sequence of insns matches the patterns, the CONDITION is
  785. checked.  This is a C expression which makes the final decision whether
  786. to perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
  787. CONDITION is omitted (in other words, the string is empty) then the
  788. optimization is applied to every sequence of insns that matches the
  789. patterns.
  790.    The defined peephole optimizations are applied after register
  791. allocation is complete.  Therefore, the peephole definition can check
  792. which operands have ended up in which kinds of registers, just by
  793. looking at the operands.
  794.    The way to refer to the operands in CONDITION is to write
  795. `operands[I]' for operand number I (as matched by `(match_operand I
  796. ...)').  Use the variable `insn' to refer to the last of the insns
  797. being matched; use `prev_nonnote_insn' to find the preceding insns.
  798.    When optimizing computations with intermediate results, you can use
  799. CONDITION to match only when the intermediate results are not used
  800. elsewhere.  Use the C expression `dead_or_set_p (INSN, OP)', where INSN
  801. is the insn in which you expect the value to be used for the last time
  802. (from the value of `insn', together with use of `prev_nonnote_insn'),
  803. and OP is the intermediate value (from `operands[I]').
  804.    Applying the optimization means replacing the sequence of insns with
  805. one new insn.  The TEMPLATE controls ultimate output of assembler code
  806. for this combined insn.  It works exactly like the template of a
  807. `define_insn'.  Operand numbers in this template are the same ones used
  808. in matching the original sequence of insns.
  809.    The result of a defined peephole optimizer does not need to match
  810. any of the insn patterns in the machine description; it does not even
  811. have an opportunity to match them.  The peephole optimizer definition
  812. itself serves as the insn pattern to control how the insn is output.
  813.    Defined peephole optimizers are run as assembler code is being
  814. output, so the insns they produce are never combined or rearranged in
  815. any way.
  816.    Here is an example, taken from the 68000 machine description:
  817.      (define_peephole
  818.        [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
  819.         (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
  820.              (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
  821.        "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
  822.        "*
  823.      {
  824.        rtx xoperands[2];
  825.        xoperands[1] = gen_rtx (REG, SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
  826.      #ifdef MOTOROLA
  827.        output_asm_insn (\"move.l %1,(sp)\", xoperands);
  828.        output_asm_insn (\"move.l %1,-(sp)\", operands);
  829.        return \"fmove.d (sp)+,%0\";
  830.      #else
  831.        output_asm_insn (\"movel %1,sp@\", xoperands);
  832.        output_asm_insn (\"movel %1,sp@-\", operands);
  833.        return \"fmoved sp@+,%0\";
  834.      #endif
  835.      }
  836.      ")
  837.    The effect of this optimization is to change
  838.      jbsr _foobar
  839.      addql #4,sp
  840.      movel d1,sp@-
  841.      movel d0,sp@-
  842.      fmoved sp@+,fp0
  843.      jbsr _foobar
  844.      movel d1,sp@
  845.      movel d0,sp@-
  846.      fmoved sp@+,fp0
  847.    INSN-PATTERN-1 and so on look *almost* like the second operand of
  848. `define_insn'.  There is one important difference: the second operand
  849. of `define_insn' consists of one or more RTX's enclosed in square
  850. brackets.  Usually, there is only one: then the same action can be
  851. written as an element of a `define_peephole'.  But when there are
  852. multiple actions in a `define_insn', they are implicitly enclosed in a
  853. `parallel'.  Then you must explicitly write the `parallel', and the
  854. square brackets within it, in the `define_peephole'.  Thus, if an insn
  855. pattern looks like this,
  856.      (define_insn "divmodsi4"
  857.        [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
  858.              (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  859.                      (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
  860.         (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
  861.              (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
  862.        "TARGET_68020"
  863.        "divsl%.l %2,%3:%0")
  864. then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
  865.      (define_peephole
  866.        [...
  867.         (parallel
  868.          [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
  869.                (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  870.                        (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
  871.           (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
  872.                (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
  873.         ...]
  874.        ...)
  875.