home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Otherware / Otherware_1_SB_Development.iso / amiga / programm / language / gcc222.lha / info / gcc.info-11 < prev    next >
Encoding:
GNU Info File  |  1992-07-19  |  45.8 KB  |  1,053 lines

  1. This is Info file gcc.info, produced by Makeinfo-1.47 from the input
  2. file gcc.texi.
  3.  
  4.    This file documents the use and the internals of the GNU compiler.
  5.  
  6.    Copyright (C) 1988, 1989, 1992 Free Software Foundation, Inc.
  7.  
  8.    Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
  9. manual provided the copyright notice and this permission notice are
  10. preserved on all copies.
  11.  
  12.    Permission is granted to copy and distribute modified versions of
  13. this manual under the conditions for verbatim copying, provided also
  14. that the sections entitled "GNU General Public License" and "Boycott"
  15. are included exactly as in the original, and provided that the entire
  16. resulting derived work is distributed under the terms of a permission
  17. notice identical to this one.
  18.  
  19.    Permission is granted to copy and distribute translations of this
  20. manual into another language, under the above conditions for modified
  21. versions, except that the sections entitled "GNU General Public
  22. License" and "Boycott", and this permission notice, may be included in
  23. translations approved by the Free Software Foundation instead of in the
  24. original English.
  25.  
  26. 
  27. File: gcc.info,  Node: Standard Names,  Next: Pattern Ordering,  Prev: Constraints,  Up: Machine Desc
  28.  
  29. Standard Names for Patterns Used in Generation
  30. ==============================================
  31.  
  32.    Here is a table of the instruction names that are meaningful in the
  33. RTL generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
  34. instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
  35. pattern in to accomplish a certain task.
  36.  
  37. `movM'
  38.      Here M stands for a two-letter machine mode name, in lower case.
  39.      This instruction pattern moves data with that machine mode from
  40.      operand 1 to operand 0.  For example, `movsi' moves full-word data.
  41.  
  42.      If operand 0 is a `subreg' with mode M of a register whose own
  43.      mode is wider than M, the effect of this instruction is to store
  44.      the specified value in the part of the register that corresponds
  45.      to mode M.  The effect on the rest of the register is undefined.
  46.  
  47.      This class of patterns is special in several ways.  First of all,
  48.      each of these names *must* be defined, because there is no other
  49.      way to copy a datum from one place to another.
  50.  
  51.      Second, these patterns are not used solely in the RTL generation
  52.      pass. Even the reload pass can generate move insns to copy values
  53.      from stack slots into temporary registers.  When it does so, one
  54.      of the operands is a hard register and the other is an operand
  55.      that can need to be reloaded into a register.
  56.  
  57.      Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must
  58.      generate RTL which needs no reloading and needs no temporary
  59.      registers--no registers other than the operands.  For example, if
  60.      you support the pattern with a `define_expand', then in such a
  61.      case the `define_expand' mustn't call `force_reg' or any other such
  62.      function which might generate new pseudo registers.
  63.  
  64.      This requirement exists even for subword modes on a RISC machine
  65.      where fetching those modes from memory normally requires several
  66.      insns and some temporary registers.  Look in `spur.md' to see how
  67.      the requirement can be satisfied.
  68.  
  69.      During reload a memory reference with an invalid address may be
  70.      passed as an operand.  Such an address will be replaced with a
  71.      valid address later in the reload pass.  In this case, nothing may
  72.      be done with the address except to use it as it stands.  If it is
  73.      copied, it will not be replaced with a valid address.  No attempt
  74.      should be made to make such an address into a valid address and no
  75.      routine (such as `change_address') that will do so may be called. 
  76.      Note that `general_operand' will fail when applied to such an
  77.      address.
  78.  
  79.      The global variable `reload_in_progress' (which must be explicitly
  80.      declared if required) can be used to determine whether such special
  81.      handling is required.
  82.  
  83.      The variety of operands that have reloads depends on the rest of
  84.      the machine description, but typically on a RISC machine these can
  85.      only be pseudo registers that did not get hard registers, while on
  86.      other machines explicit memory references will get optional
  87.      reloads.
  88.  
  89.      If a scratch register is required to move an object to or from
  90.      memory, it can be allocated using `gen_reg_rtx' prior to reload. 
  91.      But this is impossible during and after reload.  If there are
  92.      cases needing scratch registers after reload, you must define
  93.      `SECONDARY_INPUT_RELOAD_CLASS' and/or
  94.      `SECONDARY_OUTPUT_RELOAD_CLASS' to detect them, and provide
  95.      patterns `reload_inM' or `reload_outM' to handle them.  *Note
  96.      Register Classes::.
  97.  
  98.      The constraints on a `moveM' must permit moving any hard register
  99.      to any other hard register provided that `HARD_REGNO_MODE_OK'
  100.      permits mode M in both registers and `REGISTER_MOVE_COST' applied
  101.      to their classes returns a value of 2.
  102.  
  103.      It is obligatory to support floating point `moveM' instructions
  104.      into and out of any registers that can hold fixed point values,
  105.      because unions and structures (which have modes `SImode' or
  106.      `DImode') can be in those registers and they may have floating
  107.      point members.
  108.  
  109.      There may also be a need to support fixed point `moveM'
  110.      instructions in and out of floating point registers. 
  111.      Unfortunately, I have forgotten why this was so, and I don't know
  112.      whether it is still true.  If `HARD_REGNO_MODE_OK' rejects fixed
  113.      point values in floating point registers, then the constraints of
  114.      the fixed point `moveM' instructions must be designed to avoid
  115.      ever trying to reload into a floating point register.
  116.  
  117. `reload_inM'
  118. `reload_outM'
  119.      Like `movM', but used when a scratch register is required to move
  120.      between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
  121.      register.  See the discussion of the `SECONDARY_RELOAD_CLASS'
  122.      macro in *note Register Classes::..
  123.  
  124. `movstrictM'
  125.      Like `movM' except that if operand 0 is a `subreg' with mode M of
  126.      a register whose natural mode is wider, the `movstrictM'
  127.      instruction is guaranteed not to alter any of the register except
  128.      the part which belongs to mode M.
  129.  
  130. `load_multiple'
  131.      Load several consecutive memory locations into consecutive
  132.      registers. Operand 0 is the first of the consecutive registers,
  133.      operand 1 is the first memory location, and operand 2 is a
  134.      constant: the number of consecutive registers.
  135.  
  136.      Define this only if the target machine really has such an
  137.      instruction; do not define this if the most efficient way of
  138.      loading consecutive registers from memory is to do them one at a
  139.      time.
  140.  
  141.      On some machines, there are restrictions as to which consecutive
  142.      registers can be stored into memory, such as particular starting or
  143.      ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
  144.      machines, use a `define_expand' (*note Expander Definitions::.)
  145.      and make the pattern fail if the restrictions are not met.
  146.  
  147.      Write the generated insn as a `parallel' with elements being a
  148.      `set' of one register from the appropriate memory location (you may
  149.      also need `use' or `clobber' elements).  Use a `match_parallel'
  150.      (*note RTL Template::.) to recognize the insn.  See `a29k.md' and
  151.      `rs6000.md' for examples of the use of this insn pattern.
  152.  
  153. `store_multiple'
  154.      Similar to `load_multiple', but store several consecutive registers
  155.      into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
  156.      consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
  157.      operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
  158.  
  159. `addM3'
  160.      Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All
  161.      operands must have mode M.  This can be used even on two-address
  162.      machines, by means of constraints requiring operands 1 and 0 to be
  163.      the same location.
  164.  
  165. `subM3', `mulM3'
  166. `divM3', `udivM3', `modM3', `umodM3'
  167. `sminM3', `smaxM3', `uminM3', `umaxM3'
  168. `andM3', `iorM3', `xorM3'
  169.      Similar, for other arithmetic operations.
  170.  
  171. `mulhisi3'
  172.      Multiply operands 1 and 2, which have mode `HImode', and store a
  173.      `SImode' product in operand 0.
  174.  
  175. `mulqihi3', `mulsidi3'
  176.      Similar widening-multiplication instructions of other widths.
  177.  
  178. `umulqihi3', `umulhisi3', `umulsidi3'
  179.      Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
  180.      multiplication.
  181.  
  182. `divmodM4'
  183.      Signed division that produces both a quotient and a remainder.
  184.      Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored in
  185.      operand 0 and a remainder stored in operand 3.
  186.  
  187.      For machines with an instruction that produces both a quotient and
  188.      a remainder, provide a pattern for `divmodM4' but do not provide
  189.      patterns for `divM3' and `modM3'.  This allows optimization in the
  190.      relatively common case when both the quotient and remainder are
  191.      computed.
  192.  
  193.      If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
  194.      exists and is more efficient than the instruction that produces
  195.      both, write the output routine of `divmodM4' to call
  196.      `find_reg_note' and look for a `REG_UNUSED' note on the quotient
  197.      or remainder and generate the appropriate instruction.
  198.  
  199. `udivmodM4'
  200.      Similar, but does unsigned division.
  201.  
  202. `ashlM3'
  203.      Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by
  204.      operand 2, and store the result in operand 0.  Here M is the mode
  205.      of operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
  206.      instruction pattern, and the compiler will convert the operand to
  207.      that mode before generating the instruction.
  208.  
  209. `ashrM3', `lshlM3', `lshrM3', `rotlM3', `rotrM3'
  210.      Other shift and rotate instructions, analogous to the `ashlM3'
  211.      instructions.
  212.  
  213.      Logical and arithmetic left shift are the same.  Machines that do
  214.      not allow negative shift counts often have only one instruction for
  215.      shifting left.  On such machines, you should define a pattern named
  216.      `ashlM3' and leave `lshlM3' undefined.
  217.  
  218. `negM2'
  219.      Negate operand 1 and store the result in operand 0.
  220.  
  221. `absM2'
  222.      Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
  223.  
  224. `sqrtM2'
  225.      Store the square root of operand 1 into operand 0.
  226.  
  227.      The `sqrt' built-in function of C always uses the mode which
  228.      corresponds to the C data type `double'.
  229.  
  230. `ffsM2'
  231.      Store into operand 0 one plus the index of the least significant
  232.      1-bit of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  M is the
  233.      mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
  234.      pattern, and the compiler will convert the operand to that mode
  235.      before generating the instruction.
  236.  
  237.      The `ffs' built-in function of C always uses the mode which
  238.      corresponds to the C data type `int'.
  239.  
  240. `one_cmplM2'
  241.      Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
  242.  
  243. `cmpM'
  244.      Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes. The
  245.      RTL pattern should look like this:
  246.  
  247.           (set (cc0) (compare (match_operand:M 0 ...)
  248.                               (match_operand:M 1 ...)))
  249.  
  250. `tstM'
  251.      Compare operand 0 against zero, and set the condition codes. The
  252.      RTL pattern should look like this:
  253.  
  254.           (set (cc0) (match_operand:M 0 ...))
  255.  
  256.      `tstM' patterns should not be defined for machines that do not use
  257.      `(cc0)'.  Doing so would confuse the optimizer since it would no
  258.      longer be clear which `set' operations were comparisons. The
  259.      `cmpM' patterns should be used instead.
  260.  
  261. `movstrM'
  262.      Block move instruction.  The addresses of the destination and
  263.      source strings are the first two operands, and both are in mode
  264.      `Pmode'. The number of bytes to move is the third operand, in mode
  265.      M.
  266.  
  267.      The fourth operand is the known shared alignment of the source and
  268.      destination, in the form of a `const_int' rtx.  Thus, if the
  269.      compiler knows that both source and destination are word-aligned,
  270.      it may provide the value 4 for this operand.
  271.  
  272.      These patterns need not give special consideration to the
  273.      possibility that the source and destination strings might overlap.
  274.  
  275. `cmpstrM'
  276.      Block compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the
  277.      output; it has mode M.  The remaining four operands are like the
  278.      operands of `movstrM'.  The two memory blocks specified are
  279.      compared byte by byte in lexicographic order.  The effect of the
  280.      instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
  281.      the result of the comparison.
  282.  
  283. `floatMN2'
  284.      Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode M) to
  285.      floating point mode N and store in operand 0 (which has mode N).
  286.  
  287. `floatunsMN2'
  288.      Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode M)
  289.      to floating point mode N and store in operand 0 (which has mode N).
  290.  
  291. `fixMN2'
  292.      Convert operand 1 (valid for floating point mode M) to fixed point
  293.      mode N as a signed number and store in operand 0 (which has mode
  294.      N).  This instruction's result is defined only when the value of
  295.      operand 1 is an integer.
  296.  
  297. `fixunsMN2'
  298.      Convert operand 1 (valid for floating point mode M) to fixed point
  299.      mode N as an unsigned number and store in operand 0 (which has
  300.      mode N).  This instruction's result is defined only when the value
  301.      of operand 1 is an integer.
  302.  
  303. `ftruncM2'
  304.      Convert operand 1 (valid for floating point mode M) to an integer
  305.      value, still represented in floating point mode M, and store it in
  306.      operand 0 (valid for floating point mode M).
  307.  
  308. `fix_truncMN2'
  309.      Like `fixMN2' but works for any floating point value of mode M by
  310.      converting the value to an integer.
  311.  
  312. `fixuns_truncMN2'
  313.      Like `fixunsMN2' but works for any floating point value of mode M
  314.      by converting the value to an integer.
  315.  
  316. `truncMN'
  317.      Truncate operand 1 (valid for mode M) to mode N and store in
  318.      operand 0 (which has mode N).  Both modes must be fixed point or
  319.      both floating point.
  320.  
  321. `extendMN'
  322.      Sign-extend operand 1 (valid for mode M) to mode N and store in
  323.      operand 0 (which has mode N).  Both modes must be fixed point or
  324.      both floating point.
  325.  
  326. `zero_extendMN'
  327.      Zero-extend operand 1 (valid for mode M) to mode N and store in
  328.      operand 0 (which has mode N).  Both modes must be fixed point.
  329.  
  330. `extv'
  331.      Extract a bit field from operand 1 (a register or memory operand),
  332.      where operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the
  333.      starting bit, and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode
  334.      `word_mode'. Operand 1 may have mode `byte_mode' or `word_mode';
  335.      often `word_mode' is allowed only for registers.  Operands 2 and 3
  336.      must be valid for `word_mode'.
  337.  
  338.      The RTL generation pass generates this instruction only with
  339.      constants for operands 2 and 3.
  340.  
  341.      The bit-field value is sign-extended to a full word integer before
  342.      it is stored in operand 0.
  343.  
  344. `extzv'
  345.      Like `extv' except that the bit-field value is zero-extended.
  346.  
  347. `insv'
  348.      Store operand 3 (which must be valid for `word_mode') into a bit
  349.      field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
  350.      operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode `byte_mode' or
  351.      `word_mode'; often `word_mode' is allowed only for registers.
  352.      Operands 1 and 2 must be valid for `word_mode'.
  353.  
  354.      The RTL generation pass generates this instruction only with
  355.      constants for operands 1 and 2.
  356.  
  357. `sCOND'
  358.      Store zero or nonzero in the operand according to the condition
  359.      codes. Value stored is nonzero iff the condition COND is true.
  360.      COND is the name of a comparison operation expression code, such
  361.      as `eq', `lt' or `leu'.
  362.  
  363.      You specify the mode that the operand must have when you write the
  364.      `match_operand' expression.  The compiler automatically sees which
  365.      mode you have used and supplies an operand of that mode.
  366.  
  367.      The value stored for a true condition must have 1 as its low bit,
  368.      or else must be negative.  Otherwise the instruction is not
  369.      suitable and you should omit it from the machine description.  You
  370.      describe to the compiler exactly which value is stored by defining
  371.      the macro `STORE_FLAG_VALUE' (*note Misc::.).  If a description
  372.      cannot be found that can be used for all the `sCOND' patterns, you
  373.      should omit those operations from the machine description.
  374.  
  375.      These operations may fail, but should do so only in relatively
  376.      uncommon cases; if they would fail for common cases involving
  377.      integer comparisons, it is best to omit these patterns.
  378.  
  379.      If these operations are omitted, the compiler will usually
  380.      generate code that copies the constant one to the target and
  381.      branches around an assignment of zero to the target.  If this code
  382.      is more efficient than the potential instructions used for the
  383.      `sCOND' pattern followed by those required to convert the result
  384.      into a 1 or a zero in `SImode', you should omit the `sCOND'
  385.      operations from the machine description.
  386.  
  387. `bCOND'
  388.      Conditional branch instruction.  Operand 0 is a `label_ref' that
  389.      refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
  390.      condition COND.
  391.  
  392.      Some machines do not follow the model assumed here where a
  393.      comparison instruction is followed by a conditional branch
  394.      instruction.  In that case, the `cmpM' (and `tstM') patterns should
  395.      simply store the operands away and generate all the required insns
  396.      in a `define_expand' (*note Expander Definitions::.) for the
  397.      conditional branch operations.  All calls to expand `vCOND'
  398.      patterns are immediately preceded by calls to expand either a
  399.      `cmpM' pattern or a `tstM' pattern.
  400.  
  401.      Machines that use a pseudo register for the condition code value,
  402.      or where the mode used for the comparison depends on the condition
  403.      being tested, should also use the above mechanism.  *Note Jump
  404.      Patterns::
  405.  
  406.      The above discussion also applies to `sCOND' patterns.
  407.  
  408. `call'
  409.      Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
  410.      function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments
  411.      pushed (in mode `SImode', except it is normally a `const_int');
  412.      operand 2 is the number of registers used as operands.
  413.  
  414.      On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
  415.      pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which
  416.      need to put this information into the assembler code; they can put
  417.      it in the RTL instead of operand 1.
  418.  
  419.      Operand 0 should be a `mem' RTX whose address is the address of the
  420.      function.  Note, however, that this address can be a `symbol_ref'
  421.      expression even if it would not be a legitimate memory address on
  422.      the target machine.  If it is also not a valid argument for a call
  423.      instruction, the pattern for this operation should be a
  424.      `define_expand' (*note Expander Definitions::.) that places the
  425.      address into a register and uses that register in the call
  426.      instruction.
  427.  
  428. `call_value'
  429.      Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the
  430.      hard register in which the value is returned.  There are three more
  431.      operands, the same as the three operands of the `call' instruction
  432.      (but with numbers increased by one).
  433.  
  434.      Subroutines that return `BLKmode' objects use the `call' insn.
  435.  
  436. `call_pop', `call_value_pop'
  437.      Similar to `call' and `call_value', except used if defined and if
  438.      `RETURN_POPS_ARGS' is non-zero.  They should emit a `parallel'
  439.      that contains both the function call and a `set' to indicate the
  440.      adjustment made to the frame pointer.
  441.  
  442.      For machines where `RETURN_POPS_ARGS' can be non-zero, the use of
  443.      these patterns increases the number of functions for which the
  444.      frame pointer can be eliminated, if desired.
  445.  
  446. `return'
  447.      Subroutine return instruction.  This instruction pattern name
  448.      should be defined only if a single instruction can do all the work
  449.      of returning from a function.
  450.  
  451.      Like the `movM' patterns, this pattern is also used after the RTL
  452.      generation phase.  In this case it is to support machines where
  453.      multiple instructions are usually needed to return from a
  454.      function, but some class of functions only requires one
  455.      instruction to implement a return.  Normally, the applicable
  456.      functions are those which do not need to save any registers or
  457.      allocate stack space.
  458.  
  459.      For such machines, the condition specified in this pattern should
  460.      only be true when `reload_completed' is non-zero and the function's
  461.      epilogue would only be a single instruction.  For machines with
  462.      register windows, the routine `leaf_function_p' may be used to
  463.      determine if a register window push is required.
  464.  
  465.      Machines that have conditional return instructions should define
  466.      patterns such as
  467.  
  468.           (define_insn ""
  469.             [(set (pc)
  470.               (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
  471.                                 [(cc0) (const_int 0)])
  472.                         (return)
  473.                         (pc)))]
  474.             "CONDITION"
  475.             "...")
  476.  
  477.      where CONDITION would normally be the same condition specified on
  478.      the named `return' pattern.
  479.  
  480. `nop'
  481.      No-op instruction.  This instruction pattern name should always be
  482.      defined to output a no-op in assembler code.  `(const_int 0)' will
  483.      do as an RTL pattern.
  484.  
  485. `indirect_jump'
  486.      An instruction to jump to an address which is operand zero. This
  487.      pattern name is mandatory on all machines.
  488.  
  489. `casesi'
  490.      Instruction to jump through a dispatch table, including bounds
  491.      checking. This instruction takes five operands:
  492.  
  493.        1. The index to dispatch on, which has mode `SImode'.
  494.  
  495.        2. The lower bound for indices in the table, an integer constant.
  496.  
  497.        3. The total range of indices in the table--the largest index
  498.           minus the smallest one (both inclusive).
  499.  
  500.        4. A label that precedes the table itself.
  501.  
  502.        5. A label to jump to if the index has a value outside the
  503.           bounds. (If the machine-description macro
  504.           `CASE_DROPS_THROUGH' is defined, then an out-of-bounds index
  505.           drops through to the code following the jump table instead of
  506.           jumping to this label.  In that case, this label is not
  507.           actually used by the `casesi' instruction, but it is always
  508.           provided as an operand.)
  509.  
  510.      The table is a `addr_vec' or `addr_diff_vec' inside of a
  511.      `jump_insn'.  The number of elements in the table is one plus the
  512.      difference between the upper bound and the lower bound.
  513.  
  514. `tablejump'
  515.      Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
  516.      capability which can be used to implement a dispatch table when
  517.      there is no `casesi' pattern.
  518.  
  519.      This pattern requires two operands: the address or offset, and a
  520.      label which should immediately precede the jump table.  If the
  521.      macro `CASE_VECTOR_PC_RELATIVE' is defined then the first operand
  522.      is an offset which counts from the address of the table;
  523.      otherwise, it is an absolute address to jump to.  In either case,
  524.      the first operand has mode `Pmode'.
  525.  
  526.      The `tablejump' insn is always the last insn before the jump table
  527.      it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
  528.      second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
  529.      that the jump optimizer will not delete the table as unreachable
  530.      code.
  531.  
  532. `save_stack_block'
  533. `save_stack_function'
  534. `save_stack_nonlocal'
  535. `restore_stack_block'
  536. `restore_stack_function'
  537. `restore_stack_nonlocal'
  538.      Most machines save and restore the stack pointer by copying it to
  539.      or from an object of mode `Pmode'.  Do not define these patterns on
  540.      such machines.
  541.  
  542.      Some machines require special handling for stack pointer saves and
  543.      restores.  On those machines, define the patterns corresponding to
  544.      the non-standard cases by using a `define_expand' (*note Expander
  545.      Definitions::.) that produces the required insns.  The three types
  546.      of saves and restores are:
  547.  
  548.        1. `save_stack_block' saves the stack pointer at the start of a
  549.           block that allocates a variable-sized object and
  550.           `restore_stack_block' restores the stack pointer when the
  551.           block is exited.
  552.  
  553.        2. `save_stack_function' and `restore_stack_function' operate
  554.           similarly for the outermost block of a function and are used
  555.           when the function allocates variable-sized objects or calls
  556.           `alloca'.  Only the epilogue uses the restored stack pointer,
  557.           allowing a simpler save or restore sequence on some machines.
  558.  
  559.        3. `save_stack_nonlocal' is used in functions that contain labels
  560.           branched to by nested functions.  It saves the stack pointer
  561.           in such a way that the inner function can use
  562.           `restore_stack_nonlocal' to restore the stack pointer.  The
  563.           compiler generates code to restore the frame and argument
  564.           pointer registers, but some machines require saving and
  565.           restoring additional data such as register window information
  566.           or stack backchains.  Place insns in these patterns to save
  567.           and restore any such required data.
  568.  
  569.      When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and
  570.      operand 1 is the stack pointer.  The mode used to allocate the
  571.      save area is the mode of operand 0.  You must specify an integral
  572.      mode, or `VOIDmode' if no save area is needed for a particular
  573.      type of save (either because no save is needed or because a
  574.      machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the stack
  575.      pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
  576.      `save_stack_block' is defined, operand 0 must not be `VOIDmode'
  577.      since these saves can be arbitrarily nested.
  578.  
  579.      A save area is a `mem' that is at a constant offset from
  580.      `virtual_stack_vars_rtx' when the stack pointer is saved for use by
  581.      nonlocal gotos and a `reg' in the other two cases.
  582.  
  583. `allocate_stack'
  584.      Subtract operand 0 from the stack pointer to create space for for
  585.      dynamically allocated data.
  586.  
  587.      Do not define this pattern if all that must be done is the
  588.      subtraction. On some machines require other operations such as
  589.      stack probes or maintaining the back chain.  Define this pattern
  590.      to emit those operations in addition to updating the stack pointer.
  591.  
  592. 
  593. File: gcc.info,  Node: Pattern Ordering,  Next: Dependent Patterns,  Prev: Standard Names,  Up: Machine Desc
  594.  
  595. When the Order of Patterns Matters
  596. ==================================
  597.  
  598.    Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then
  599. the pattern that appears first in the machine description is the one
  600. used. Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer
  601. things) and faster instructions (those that will produce better code
  602. when they do match) should usually go first in the description.
  603.  
  604.    In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
  605. a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
  606. instruction for converting a fullword to floating point and another for
  607. converting a byte to floating point.  An instruction converting an
  608. integer to floating point could match either one.  We put the pattern
  609. to convert the fullword first to make sure that one will be used rather
  610. than the other.  (Otherwise a large integer might be generated as a
  611. single-byte immediate quantity, which would not work.) Instead of using
  612. this pattern ordering it would be possible to make the pattern for
  613. convert-a-byte smart enough to deal properly with any constant value.
  614.  
  615. 
  616. File: gcc.info,  Node: Dependent Patterns,  Next: Jump Patterns,  Prev: Pattern Ordering,  Up: Machine Desc
  617.  
  618. Interdependence of Patterns
  619. ===========================
  620.  
  621.    Every machine description must have a named pattern for each of the
  622. conditional branch names `bCOND'.  The recognition template must always
  623. have the form
  624.  
  625.      (set (pc)
  626.           (if_then_else (COND (cc0) (const_int 0))
  627.                         (label_ref (match_operand 0 "" ""))
  628.                         (pc)))
  629.  
  630. In addition, every machine description must have an anonymous pattern
  631. for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
  632. look like
  633.  
  634.      (set (pc)
  635.           (if_then_else (COND (cc0) (const_int 0))
  636.                         (pc)
  637.                         (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
  638.  
  639. They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
  640. branches into reverse-conditional branches.
  641.  
  642.    It is often convenient to use the `match_operator' construct to
  643. reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
  644. example,
  645.  
  646.      (define_insn ""
  647.        [(set (pc)
  648.              (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
  649.                            [(cc0) (const_int 0)])
  650.                    (pc)
  651.                    (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
  652.        "CONDITION"
  653.        "...")
  654.  
  655.    In some cases machines support instructions identical except for the
  656. machine mode of one or more operands.  For example, there may be
  657. "sign-extend halfword" and "sign-extend byte" instructions whose
  658. patterns are
  659.  
  660.      (set (match_operand:SI 0 ...)
  661.           (extend:SI (match_operand:HI 1 ...)))
  662.      
  663.      (set (match_operand:SI 0 ...)
  664.           (extend:SI (match_operand:QI 1 ...)))
  665.  
  666. Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
  667. extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
  668. actually will match is the one that appears first in the file.  For
  669. correct results, this must be the one for the widest possible mode
  670. (`HImode', here).  If the pattern matches the `QImode' instruction, the
  671. results will be incorrect if the constant value does not actually fit
  672. that mode.
  673.  
  674.    Such instructions to extend constants are rarely generated because
  675. they are optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
  676. compilations.
  677.  
  678.    If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
  679. replace a register with a constant permitted by the constraint in some
  680. cases.  Similarly for memory references.  You must ensure that the
  681. predicate permits all objects allowed by the constraints to prevent the
  682. compiler from crashing.
  683.  
  684.    Because of this substitution, you should not provide separate
  685. patterns for increment and decrement instructions.  Instead, they
  686. should be generated from the same pattern that supports
  687. register-register add insns by examining the operands and generating
  688. the appropriate machine instruction.
  689.  
  690. 
  691. File: gcc.info,  Node: Jump Patterns,  Next: Insn Canonicalizations,  Prev: Dependent Patterns,  Up: Machine Desc
  692.  
  693. Defining Jump Instruction Patterns
  694. ==================================
  695.  
  696.    For most machines, GNU CC assumes that the machine has a condition
  697. code. A comparison insn sets the condition code, recording the results
  698. of both signed and unsigned comparison of the given operands.  A
  699. separate branch insn tests the condition code and branches or not
  700. according its value. The branch insns come in distinct signed and
  701. unsigned flavors.  Many common machines, such as the Vax, the 68000 and
  702. the 32000, work this way.
  703.  
  704.    Some machines have distinct signed and unsigned compare
  705. instructions, and only one set of conditional branch instructions.  The
  706. easiest way to handle these machines is to treat them just like the
  707. others until the final stage where assembly code is written.  At this
  708. time, when outputting code for the compare instruction, peek ahead at
  709. the following branch using `next_cc0_user (insn)'.  (The variable
  710. `insn' refers to the insn being output, in the output-writing code in
  711. an instruction pattern.)  If the RTL says that is an unsigned branch,
  712. output an unsigned compare; otherwise output a signed compare.  When
  713. the branch itself is output, you can treat signed and unsigned branches
  714. identically.
  715.  
  716.    The reason you can do this is that GNU CC always generates a pair of
  717. consecutive RTL insns, possibly separated by `note' insns, one to set
  718. the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
  719. until the end.
  720.  
  721.    To go with this technique, you must define the machine-description
  722. macro `NOTICE_UPDATE_CC' to do `CC_STATUS_INIT'; in other words, no
  723. compare instruction is superfluous.
  724.  
  725.    Some machines have compare-and-branch instructions and no condition
  726. code. A similar technique works for them.  When it is time to "output" a
  727. compare instruction, record its operands in two static variables.  When
  728. outputting the branch-on-condition-code instruction that follows,
  729. actually output a compare-and-branch instruction that uses the
  730. remembered operands.
  731.  
  732.    It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
  733. In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
  734. will be combined according to these patterns.  But this does not happen
  735. if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
  736. above in addition to any special patterns you define.
  737.  
  738.    In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
  739. code and there may not even be a separate condition code register.  On
  740. these machines, the restriction that the definition and use of the
  741. condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
  742. important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
  743. delay for taken branches unless the condition code register is set three
  744. instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
  745. scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
  746. separate the definition and use of the condition code register.
  747.  
  748.    On these machines, do not use `(cc0)', but instead use a register to
  749. represent the condition code.  If there is a specific condition code
  750. register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
  751. comparison result can be placed in any general register, or if there are
  752. multiple condition registers, use a pseudo register.
  753.  
  754.    On some machines, the type of branch instruction generated may
  755. depend on the way the condition code was produced; for example, on the
  756. 68k and Sparc, setting the condition code directly from an add or
  757. subtract instruction does not clear the overflow bit the way that a test
  758. instruction does, so a different branch instruction must be used for
  759. some conditional branches.  For machines that use `(cc0)', the set and
  760. use of the condition code must be adjacent (separated only by `note'
  761. insns) allowing flags in `cc_status' to be used. (*Note Condition
  762. Code::.)  Also, the comparison and branch insns can be located from
  763. each other by using the functions `prev_cc0_setter' and `next_cc0_user'.
  764.  
  765.    However, this is not true on machines that do not use `(cc0)'.  On
  766. those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
  767. compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
  768. we use the machine mode of the condition code register to record
  769. different formats of the condition code register.
  770.  
  771.    Registers used to store the condition code value should have a mode
  772. that is in class `MODE_CC'.  Normally, it will be `CCmode'.  If
  773. additional modes are required (as for the add example mentioned above in
  774. the Sparc), define the macro `EXTRA_CC_MODES' to list the additional
  775. modes required (*note Condition Code::.).  Also define `EXTRA_CC_NAMES'
  776. to list the names of those modes and `SELECT_CC_MODE' to choose a mode
  777. given an operand of a compare.
  778.  
  779.    If it is known during RTL generation that a different mode will be
  780. required (for example, if the machine has separate compare instructions
  781. for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
  782. be specified at that time.
  783.  
  784.    If the cases that require different modes would be made by
  785. instruction combination, the macro `SELECT_CC_MODE' determines which
  786. machine mode should be used for the comparison result.  The patterns
  787. should be written using that mode.  To support the case of the add on
  788. the Sparc discussed above, we have the pattern
  789.  
  790.      (define_insn ""
  791.        [(set (reg:CC_NOOV 0)
  792.          (compare:CC_NOOV (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
  793.                        (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
  794.                   (const_int 0)))]
  795.        ""
  796.        "...")
  797.  
  798.    The `SELECT_CC_MODE' macro on the Sparc returns `CC_NOOVmode' for
  799. comparisons whose argument is a `plus'.
  800.  
  801. 
  802. File: gcc.info,  Node: Insn Canonicalizations,  Next: Peephole Definitions,  Prev: Jump Patterns,  Up: Machine Desc
  803.  
  804. Canonicalization of Instructions
  805. ================================
  806.  
  807.    There are often cases where multiple RTL expressions could represent
  808. an operation performed by a single machine instruction.  This situation
  809. is most commonly encountered with logical, branch, and
  810. multiply-accumulate instructions.  In such cases, the compiler attempts
  811. to convert these multiple RTL expressions into a single canonical form
  812. to reduce the number of insn patterns required.
  813.  
  814.    In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
  815. are performed:
  816.  
  817.    * For commutative and comparison operators, a constant is always
  818.      made the second operand.  If a machine only supports a constant as
  819.      the second operand, only patterns that match a constant in the
  820.      second operand need be supplied.
  821.  
  822.      For these operators, if only one operand is a `neg', `not',
  823.      `mult', `plus', or `minus' expression, it will be the first
  824.      operand.
  825.  
  826.    * For the `compare' operator, a constant is always the second operand
  827.      on machines where `cc0' is used (*note Jump Patterns::.).  On other
  828.      machines, there are rare cases where the compiler might want to
  829.      construct a `compare' with a constant as the first operand. 
  830.      However, these cases are not common enough for it to be worthwhile
  831.      to provide a pattern matching a constant as the first operand
  832.      unless the machine actually has such an instruction.
  833.  
  834.      An operand of `neg', `not', `mult', `plus', or `minus' is made the
  835.      first operand under the same conditions as above.
  836.  
  837.    * `(minus X (const_int N))' is converted to `(plus X (const_int
  838.      -N))'.
  839.  
  840.    * Within address computations (i.e., inside `mem'), a left shift is
  841.      converted into the appropriate multiplication by a power of two.
  842.  
  843.      De`Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
  844.      logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
  845.      operand being a `not' expression, it will be the first one.
  846.  
  847.      A machine that has an instruction that performs a bitwise
  848.      logical-and of one operand with the bitwise negation of the other
  849.      should specify the pattern for that instruction as
  850.  
  851.           (define_insn ""
  852.             [(set (match_operand:M 0 ...)
  853.               (and:M (not:M (match_operand:M 1 ...))
  854.                        (match_operand:M 2 ...)))]
  855.             "..."
  856.             "...")
  857.  
  858.      Similarly, a pattern for a "NAND" instruction should be written
  859.  
  860.           (define_insn ""
  861.             [(set (match_operand:M 0 ...)
  862.               (ior:M (not:M (match_operand:M 1 ...))
  863.                        (not:M (match_operand:M 2 ...))))]
  864.             "..."
  865.             "...")
  866.  
  867.      In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
  868.      logically equivalent RTL expressions.
  869.  
  870.    * The only possible RTL expressions involving both bitwise
  871.      exclusive-or and bitwise negation are `(xor:M X) Y)' and `(not:M
  872.      (xor:M X Y))'.
  873.  
  874.    * The sum of three items, one of which is a constant, will only
  875.      appear in the form
  876.  
  877.           (plus:M (plus:M X Y) CONSTANT)
  878.  
  879.    * On machines that do not use `cc0', `(compare X (const_int 0))'
  880.      will be converted to X.
  881.  
  882.    * Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit)
  883.      with zero will be written using `zero_extract' rather than the
  884.      equivalent `and' or `sign_extract' operations.
  885.  
  886. 
  887. File: gcc.info,  Node: Peephole Definitions,  Next: Expander Definitions,  Prev: Insn Canonicalizations,  Up: Machine Desc
  888.  
  889. Defining Machine-Specific Peephole Optimizers
  890. =============================================
  891.  
  892.    In addition to instruction patterns the `md' file may contain
  893. definitions of machine-specific peephole optimizations.
  894.  
  895.    The combiner does not notice certain peephole optimizations when the
  896. data flow in the program does not suggest that it should try them.  For
  897. example, sometimes two consecutive insns related in purpose can be
  898. combined even though the second one does not appear to use a register
  899. computed in the first one.  A machine-specific peephole optimizer can
  900. detect such opportunities.
  901.  
  902.    A definition looks like this:
  903.  
  904.      (define_peephole
  905.        [INSN-PATTERN-1
  906.         INSN-PATTERN-2
  907.         ...]
  908.        "CONDITION"
  909.        "TEMPLATE"
  910.        "OPTIONAL INSN-ATTRIBUTES")
  911.  
  912. The last string operand may be omitted if you are not using any
  913. machine-specific information in this machine description.  If present,
  914. it must obey the same rules as in a `define_insn'.
  915.  
  916.    In this skeleton, INSN-PATTERN-1 and so on are patterns to match
  917. consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
  918. INSN-PATTERN-1 matches the first one, INSN-PATTERN-2 matches the next,
  919. and so on.
  920.  
  921.    Each of the insns matched by a peephole must also match a
  922. `define_insn'.  Peepholes are checked only at the last stage just
  923. before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
  924. would match a peephole but no `define_insn' will cause a crash in code
  925. generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
  926. stages.
  927.  
  928.    The operands of the insns are matched with `match_operands',
  929. `match_operator', and `match_dup', as usual.  What is not usual is that
  930. the operand numbers apply to all the insn patterns in the definition. 
  931. So, you can check for identical operands in two insns by using
  932. `match_operand' in one insn and `match_dup' in the other.
  933.  
  934.    The operand constraints used in `match_operand' patterns do not have
  935. any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
  936. be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
  937. to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches but
  938. the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
  939.  
  940.    It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole;
  941. or you can write constraints which serve as a double-check on the
  942. criteria previously tested.
  943.  
  944.    Once a sequence of insns matches the patterns, the CONDITION is
  945. checked.  This is a C expression which makes the final decision whether
  946. to perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
  947. CONDITION is omitted (in other words, the string is empty) then the
  948. optimization is applied to every sequence of insns that matches the
  949. patterns.
  950.  
  951.    The defined peephole optimizations are applied after register
  952. allocation is complete.  Therefore, the peephole definition can check
  953. which operands have ended up in which kinds of registers, just by
  954. looking at the operands.
  955.  
  956.    The way to refer to the operands in CONDITION is to write
  957. `operands[I]' for operand number I (as matched by `(match_operand I
  958. ...)').  Use the variable `insn' to refer to the last of the insns
  959. being matched; use `prev_nonnote_insn' to find the preceding insns.
  960.  
  961.    When optimizing computations with intermediate results, you can use
  962. CONDITION to match only when the intermediate results are not used
  963. elsewhere.  Use the C expression `dead_or_set_p (INSN, OP)', where INSN
  964. is the insn in which you expect the value to be used for the last time
  965. (from the value of `insn', together with use of `prev_nonnote_insn'),
  966. and OP is the intermediate value (from `operands[I]').
  967.  
  968.    Applying the optimization means replacing the sequence of insns with
  969. one new insn.  The TEMPLATE controls ultimate output of assembler code
  970. for this combined insn.  It works exactly like the template of a
  971. `define_insn'.  Operand numbers in this template are the same ones used
  972. in matching the original sequence of insns.
  973.  
  974.    The result of a defined peephole optimizer does not need to match
  975. any of the insn patterns in the machine description; it does not even
  976. have an opportunity to match them.  The peephole optimizer definition
  977. itself serves as the insn pattern to control how the insn is output.
  978.  
  979.    Defined peephole optimizers are run as assembler code is being
  980. output, so the insns they produce are never combined or rearranged in
  981. any way.
  982.  
  983.    Here is an example, taken from the 68000 machine description:
  984.  
  985.      (define_peephole
  986.        [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
  987.         (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
  988.              (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
  989.        "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
  990.        "*
  991.      {
  992.        rtx xoperands[2];
  993.        xoperands[1] = gen_rtx (REG, SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
  994.      #ifdef MOTOROLA
  995.        output_asm_insn (\"move.l %1,(sp)\", xoperands);
  996.        output_asm_insn (\"move.l %1,-(sp)\", operands);
  997.        return \"fmove.d (sp)+,%0\";
  998.      #else
  999.        output_asm_insn (\"movel %1,sp@\", xoperands);
  1000.        output_asm_insn (\"movel %1,sp@-\", operands);
  1001.        return \"fmoved sp@+,%0\";
  1002.      #endif
  1003.      }
  1004.      ")
  1005.  
  1006.    The effect of this optimization is to change
  1007.  
  1008.      jbsr _foobar
  1009.      addql #4,sp
  1010.      movel d1,sp@-
  1011.      movel d0,sp@-
  1012.      fmoved sp@+,fp0
  1013.  
  1014. into
  1015.  
  1016.      jbsr _foobar
  1017.      movel d1,sp@
  1018.      movel d0,sp@-
  1019.      fmoved sp@+,fp0
  1020.  
  1021.    INSN-PATTERN-1 and so on look *almost* like the second operand of
  1022. `define_insn'.  There is one important difference: the second operand
  1023. of `define_insn' consists of one or more RTX's enclosed in square
  1024. brackets.  Usually, there is only one: then the same action can be
  1025. written as an element of a `define_peephole'.  But when there are
  1026. multiple actions in a `define_insn', they are implicitly enclosed in a
  1027. `parallel'.  Then you must explicitly write the `parallel', and the
  1028. square brackets within it, in the `define_peephole'.  Thus, if an insn
  1029. pattern looks like this,
  1030.  
  1031.      (define_insn "divmodsi4"
  1032.        [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
  1033.              (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  1034.                      (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
  1035.         (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
  1036.              (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
  1037.        "TARGET_68020"
  1038.        "divsl%.l %2,%3:%0")
  1039.  
  1040. then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
  1041.  
  1042.      (define_peephole
  1043.        [...
  1044.         (parallel
  1045.          [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
  1046.                (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  1047.                        (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
  1048.           (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
  1049.                (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
  1050.         ...]
  1051.        ...)
  1052.  
  1053.