home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ InfoMagic Source Code 1993 July / THE_SOURCE_CODE_CD_ROM.iso / msdos / djgpp / docs / gcc / md.tex < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1993-05-29  |  152.6 KB  |  3,919 lines

  1. @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993 Free Software Foundation, Inc.
  2. @c This is part of the GCC manual.
  3. @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
  4.  
  5. @ifset INTERNALS
  6. @node Machine Desc
  7. @chapter Machine Descriptions
  8. @cindex machine descriptions
  9.  
  10. A machine description has two parts: a file of instruction patterns
  11. (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
  12.  
  13. The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
  14. instruction that the target machine supports (or at least each instruction
  15. that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
  16. A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
  17. is inside a quoted string.
  18.  
  19. See the next chapter for information on the C header file.
  20.  
  21. @menu
  22. * Patterns::            How to write instruction patterns.
  23. * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
  24. * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
  25. * Output Template::     The output template says how to make assembler code
  26.                           from such an insn.
  27. * Output Statement::    For more generality, write C code to output
  28.                           the assembler code.
  29. * Constraints::         When not all operands are general operands.
  30. * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
  31. * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
  32. * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
  33. * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
  34. * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
  35. * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
  36. * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
  37.                          for a standard operation.
  38. * Insn Splitting::    Splitting Instructions into Multiple Instructions
  39. * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
  40. @end menu
  41.  
  42. @node Patterns
  43. @section Everything about Instruction Patterns
  44. @cindex patterns
  45. @cindex instruction patterns
  46.  
  47. @findex define_insn
  48. Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
  49. to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
  50. be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
  51. output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
  52.  
  53. A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
  54.  
  55. @enumerate
  56. @item
  57. An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
  58. pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
  59. pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
  60. the instruction patterns with those names, if the names are defined
  61. in the machine description.
  62.  
  63. The absence of a name is indicated by writing an empty string
  64. where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
  65. used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
  66. to be combined later on.
  67.  
  68. Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
  69. effect; they are equivalent to no name at all.
  70.  
  71. @item
  72. The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
  73. RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
  74. incomplete because it may contain @code{match_operand},
  75. @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
  76. operands of the instruction.
  77.  
  78. If the vector has only one element, that element is the template for the
  79. instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
  80. instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
  81. elements described.
  82.  
  83. @item
  84. @cindex pattern conditions
  85. @cindex conditions, in patterns
  86. A condition.  This is a string which contains a C expression that is
  87. the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
  88.  
  89. @cindex named patterns and conditions
  90. For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
  91. the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
  92. flags.  The compiler needs to test these conditions during
  93. initialization in order to learn exactly which named instructions are
  94. available in a particular run.
  95.  
  96. @findex operands
  97. For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
  98. individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
  99. recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
  100. @code{operands}.
  101.  
  102. @item
  103. The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
  104. insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
  105. to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
  106.  
  107. When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
  108. of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
  109.  
  110. @item
  111. Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
  112. this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
  113. @end enumerate
  114.  
  115. @node Example
  116. @section Example of @code{define_insn}
  117. @cindex @code{define_insn} example
  118.  
  119. Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
  120.  
  121. @example
  122. (define_insn "tstsi"
  123.   [(set (cc0)
  124.         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
  125.   ""
  126.   "*
  127. @{ if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
  128.     return \"tstl %0\";
  129.   return \"cmpl #0,%0\"; @}")
  130. @end example
  131.  
  132. This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
  133. a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
  134. has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
  135. @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
  136. pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
  137. can be constructed using this pattern.
  138.  
  139. The output control string is a piece of C code which chooses which
  140. output template to return based on the kind of operand and the specific
  141. type of CPU for which code is being generated.
  142.  
  143. @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
  144.  
  145. @node RTL Template
  146. @section RTL Template for Generating and Recognizing Insns
  147. @c this section title is WAY too long... --mew 1feb93
  148. @cindex RTL insn template
  149. @cindex generating insns
  150. @cindex insns, generating
  151. @cindex recognizing insns
  152. @cindex insns, recognizing
  153.  
  154. The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
  155. and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
  156. says how to construct an insn from specified operands.
  157.  
  158. Construction involves substituting specified operands into a copy of the
  159. template.  Matching involves determining the values that serve as the
  160. operands in the insn being matched.  Both of these activities are
  161. controlled by special expression types that direct matching and
  162. substitution of the operands.
  163.  
  164. @table @code
  165. @findex match_operand
  166. @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
  167. This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
  168. the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
  169. will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
  170. appears at this position in the insn will be taken as operand
  171. number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
  172. pattern will not match at all.
  173.  
  174. Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
  175. each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
  176. expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
  177. are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
  178. expressions.
  179.  
  180. @var{predicate} is a string that is the name of a C function that accepts two
  181. arguments, an expression and a machine mode.  During matching, the
  182. function will be called with the putative operand as the expression and
  183. @var{m} as the mode argument (if @var{m} is not specified,
  184. @code{VOIDmode} will be used, which normally causes @var{predicate} to accept
  185. any mode).  If it returns zero, this instruction pattern fails to match.
  186. @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be done
  187. on the operand, so anything which occurs in this position is valid.
  188.  
  189. Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
  190. not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
  191. @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
  192. Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
  193. @code{VOIDmode}.
  194.  
  195. @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
  196. class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
  197.  
  198. People are often unclear on the difference between the constraint and the
  199. predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
  200. pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
  201. controls various decisions in the case of an insn which does match.
  202.  
  203. @findex general_operand
  204. On CISC machines, @var{predicate} is most often @code{"general_operand"}.
  205. This function checks that the putative operand is either a constant, a
  206. register or a memory reference, and that it is valid for mode @var{m}.
  207.  
  208. @findex register_operand
  209. For an operand that must be a register, @var{predicate} should be
  210. @code{"register_operand"}.  Using @code{"general_operand"} would be
  211. valid, since the reload pass would copy any non-register operands
  212. through registers, but this would make GNU CC do extra work, it would
  213. prevent invariant operands (such as constant) from being removed from
  214. loops, and it would prevent the register allocator from doing the best
  215. possible job.  On RISC machines, it is usually most efficient to allow
  216. @var{predicate} to accept only objects that the constraints allow.
  217.  
  218. @findex immediate_operand
  219. For an operand that must be a constant, you must be sure to either use
  220. @code{"immediate_operand"} for @var{predicate}, or make the instruction
  221. pattern's extra condition require a constant, or both.  You cannot
  222. expect the constraints to do this work!  If the constraints allow only
  223. constants, but the predicate allows something else, the compiler will
  224. crash when that case arises.
  225.  
  226. @findex match_scratch
  227. @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
  228. This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
  229. and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
  230. expression.
  231.  
  232. When matching patterns, this is completely equivalent to
  233.  
  234. @smallexample
  235. (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
  236. @end smallexample
  237.  
  238. but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
  239. expression.
  240.  
  241. If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
  242. expressions whose operands are either a hard register or
  243. @code{match_scratch}, the combiner can add them when necessary.
  244. @xref{Side Effects}.
  245.  
  246. @findex match_dup
  247. @item (match_dup @var{n})
  248. This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
  249. It is used when the operand needs to appear more than once in the
  250. insn.
  251.  
  252. In construction, @code{match_dup} behaves exactly like
  253. @code{match_operand}: the operand is substituted into the insn being
  254. constructed.  But in matching, @code{match_dup} behaves differently.
  255. It assumes that operand number @var{n} has already been determined by
  256. a @code{match_operand} appearing earlier in the recognition template,
  257. and it matches only an identical-looking expression.
  258.  
  259. @findex match_operator
  260. @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
  261. This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
  262. code.
  263.  
  264. When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
  265. expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
  266. operands are constructed from the patterns @var{operands}.
  267.  
  268. When matching an expression, it matches an expression if the function
  269. @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
  270. patterns @var{operands} match the operands of the expression.
  271.  
  272. Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
  273. follows, to match any expression whose operator is one of the
  274. commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
  275.  
  276. @smallexample
  277. int
  278. commutative_operator (x, mode)
  279.      rtx x;
  280.      enum machine_mode mode;
  281. @{
  282.   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
  283.   if (GET_MODE (x) != mode)
  284.     return 0;
  285.   return (GET_RTX_CLASS (code) == 'c'
  286.           || code == EQ || code == NE);
  287. @}
  288. @end smallexample
  289.  
  290. Then the following pattern will match any RTL expression consisting
  291. of a commutative operator applied to two general operands:
  292.  
  293. @smallexample
  294. (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
  295.   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
  296.    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
  297. @end smallexample
  298.  
  299. Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
  300. because the expressions to be matched all contain two operands.
  301.  
  302. When this pattern does match, the two operands of the commutative
  303. operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
  304. by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
  305. will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
  306. (operands[3])} to see which commutative operator was used.
  307.  
  308. The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
  309. @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
  310. predicate function, and that function is solely responsible for
  311. deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
  312.  
  313. When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
  314. the operation (i.e. the expression code) for the expression to be
  315. made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
  316. into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
  317. gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
  318. only its expression code matters.
  319.  
  320. When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
  321. it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
  322. is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
  323. register allocation because the register allocator often looks at
  324. operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
  325.  
  326. There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
  327. operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
  328. never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
  329. However, if parts of its @var{operands} are matched by
  330. @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
  331. their own.
  332.  
  333. @findex match_op_dup
  334. @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
  335. Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
  336. operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
  337. substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
  338. differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
  339. determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
  340. recognition template, and it matches only an identical-looking
  341. expression.
  342.  
  343. @findex match_parallel
  344. @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
  345. This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
  346. @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
  347. expression should only appear at the top level of an insn pattern.
  348.  
  349. When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
  350. this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
  351. is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
  352. vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
  353. @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
  354. @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
  355. @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
  356. of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
  357. those listed in the @code{match_parallel}.@refill
  358.  
  359. A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
  360. multiple expressions, which can contains a variable number of elements
  361. in a @code{parallel}.  For example,
  362. @c the following is *still* going over.  need to change the code.
  363. @c also need to work on grouping of this example.  --mew 1feb93
  364.  
  365. @smallexample
  366. (define_insn ""
  367.   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
  368.      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
  369.            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
  370.       (use (reg:SI 179))
  371.       (clobber (reg:SI 179))])]
  372.   ""
  373.   "loadm 0,0,%1,%2")
  374. @end smallexample
  375.  
  376. This example comes from @file{a29k.md}.  The function
  377. @code{load_multiple_operations} is defined in @file{a29k.c} and checks
  378. that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
  379. @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
  380. registers and memory locations.
  381.  
  382. An insn that matches this pattern might look like:
  383.  
  384. @smallexample
  385. (parallel
  386.  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
  387.   (use (reg:SI 179))
  388.   (clobber (reg:SI 179))
  389.   (set (reg:SI 21)
  390.        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
  391.                         (const_int 4))))
  392.   (set (reg:SI 22)
  393.        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
  394.                         (const_int 8))))])
  395. @end smallexample
  396.  
  397. @findex match_par_dup
  398. @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
  399. Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
  400. @code{match_operator}.
  401.  
  402. @findex address
  403. @item (address (match_operand:@var{m} @var{n} "address_operand" ""))
  404. This complex of expressions is a placeholder for an operand number
  405. @var{n} in a ``load address'' instruction: an operand which specifies
  406. a memory location in the usual way, but for which the actual operand
  407. value used is the address of the location, not the contents of the
  408. location.
  409.  
  410. @code{address} expressions never appear in RTL code, only in machine
  411. descriptions.  And they are used only in machine descriptions that do
  412. not use the operand constraint feature.  When operand constraints are
  413. in use, the letter @samp{p} in the constraint serves this purpose.
  414.  
  415. @var{m} is the machine mode of the @emph{memory location being
  416. addressed}, not the machine mode of the address itself.  That mode is
  417. always the same on a given target machine (it is @code{Pmode}, which
  418. normally is @code{SImode}), so there is no point in mentioning it;
  419. thus, no machine mode is written in the @code{address} expression.  If
  420. some day support is added for machines in which addresses of different
  421. kinds of objects appear differently or are used differently (such as
  422. the PDP-10), different formats would perhaps need different machine
  423. modes and these modes might be written in the @code{address}
  424. expression.
  425. @end table
  426.  
  427. @node Output Template
  428. @section Output Templates and Operand Substitution
  429. @cindex output templates
  430. @cindex operand substitution
  431.  
  432. @cindex @samp{%} in template
  433. @cindex percent sign
  434. The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
  435. assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
  436. fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
  437. to specify where to substitute an operand; it can also be used to
  438. identify places where different variants of the assembler require
  439. different syntax.
  440.  
  441. In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
  442. operand @var{n} at that point in the string.
  443.  
  444. @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
  445. alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
  446. below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
  447. additional letters with nonstandard meanings.
  448.  
  449. @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
  450. constant value without the syntax that normally indicates an immediate
  451. operand.
  452.  
  453. @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
  454. the constant is negated before printing.
  455.  
  456. @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
  457. memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
  458. be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
  459. assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
  460. as if it were a memory reference.
  461.  
  462. @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
  463. instruction.
  464.  
  465. @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
  466. entire compilation.  This is useful for making local labels to be
  467. referred to more than once in a single template that generates multiple
  468. assembler instructions.
  469.  
  470. @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
  471. does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
  472. @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
  473. defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
  474. which punctuation characters are valid with the
  475. @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
  476.  
  477. @cindex \
  478. @cindex backslash
  479. The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
  480. for the instructions, with @samp{\;} between them.
  481.  
  482. @cindex matching operands
  483. When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
  484. each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
  485. Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
  486. arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
  487. operand.
  488.  
  489. One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
  490. distinguish between different assembler languages for the same machine; for
  491. example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
  492. requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
  493. example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
  494. syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
  495. but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
  496. syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
  497. defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
  498. it to do nothing.
  499.  
  500. @cindex @code{#} in template
  501. As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
  502. instructs the compiler to first split the insn, and then output the
  503. resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
  504. output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
  505. multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
  506. already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
  507. instead of writing an output template that emits the multiple assembler
  508. instructions.
  509.  
  510. @node Output Statement
  511. @section C Statements for Generating Assembler Output
  512. @cindex output statements
  513. @cindex C statements for assembler output
  514. @cindex generating assembler output
  515. @c section title is underfull, looks bad.  --mew 2feb93
  516.  
  517. Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
  518. assembler code for all the cases that are recognized by a single
  519. instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
  520. operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
  521. machine instructions.
  522.  
  523. If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
  524. a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
  525. leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
  526. pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
  527. if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
  528. into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
  529. might write this pattern:
  530.  
  531. @smallexample
  532. (define_insn "addsi3"
  533.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  534.         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
  535.                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
  536.   ""
  537.   "@@
  538.    addr %2,%0
  539.    addm %2,%0")
  540. @end smallexample
  541.  
  542. @cindex @code{*} in template
  543. @cindex asterisk in template
  544. If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
  545. output template but rather a piece of C program that should compute a
  546. template.  It should execute a @code{return} statement to return the
  547. template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
  548. require doublequote characters to delimit them.  To include these
  549. doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
  550.  
  551. The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
  552. is @code{rtx []}.
  553.  
  554. It is very common to select different ways of generating assembler code
  555. based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
  556. careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
  557. integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
  558. @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
  559. will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
  560. superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
  561. values of those bits.
  562.  
  563. @findex output_asm_insn
  564. It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
  565. or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
  566. receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
  567. vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
  568. that you declare locally and initialize yourself.
  569.  
  570. @findex which_alternative
  571. When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
  572. the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
  573. was matched.  When this is so, the C code can test the variable
  574. @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
  575. that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
  576. etc.).
  577.  
  578. For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
  579. for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
  580. a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
  581.  
  582. @smallexample
  583. (define_insn ""
  584.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  585.         (const_int 0))]
  586.   ""
  587.   "*
  588.   return (which_alternative == 0
  589.           ? \"clrreg %0\" : \"clrmem %0\");
  590.   ")
  591. @end smallexample
  592.  
  593. The example above, where the assembler code to generate was
  594. @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
  595. as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
  596.  
  597. @smallexample
  598. @group
  599. (define_insn ""
  600.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  601.         (const_int 0))]
  602.   ""
  603.   "@@
  604.    clrreg %0
  605.    clrmem %0")
  606. @end group
  607. @end smallexample
  608. @end ifset
  609.  
  610. @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
  611. @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the full
  612. @c manual's context are conditionalized to appear only in the full manual.
  613. @ifset INTERNALS
  614. @node Constraints
  615. @section Operand Constraints
  616. @cindex operand constraints
  617. @cindex constraints
  618.  
  619. Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify a
  620. constraint for the type of operands allowed.  
  621. @end ifset
  622. @ifclear INTERNALS
  623. @node Constraints
  624. @section Constraints for @code{asm} Operands
  625. @cindex operand constraints, @code{asm}
  626. @cindex constraints, @code{asm}
  627. @cindex @code{asm} constraints
  628. Here are specific details on what constraint letters you can use with
  629. @code{asm} operands.
  630. @end ifclear
  631. Constraints can say whether
  632. an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
  633. operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
  634. operand may be an immediate constant, and which possible values it may
  635. have.  Constraints can also require two operands to match.
  636.  
  637. @ifset INTERNALS
  638. @menu
  639. * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
  640. * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
  641. * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
  642. * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
  643. * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
  644. * No Constraints::      Describing a clean machine without constraints.
  645. @end menu
  646. @end ifset
  647.  
  648. @ifclear INTERNALS
  649. @menu
  650. * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
  651. * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
  652. * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
  653. * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
  654. @end menu
  655. @end ifclear
  656.  
  657. @node Simple Constraints
  658. @subsection Simple Constraints
  659. @cindex simple constraints
  660.  
  661. The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
  662. which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
  663. the letters that are allowed:
  664.  
  665. @table @asis
  666. @cindex @samp{m} in constraint
  667. @cindex memory references in constraints
  668. @item @samp{m}
  669. A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
  670. supports in general.
  671.  
  672. @cindex offsettable address
  673. @cindex @samp{o} in constraint
  674. @item @samp{o}
  675. A memory operand is allowed, but only if the address is
  676. @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
  677. the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
  678. may be added to the address and the result is also a valid memory
  679. address.
  680.  
  681. @cindex autoincrement/decrement addressing
  682. For example, an address which is constant is offsettable; so is an
  683. address that is the sum of a register and a constant (as long as a
  684. slightly larger constant is also within the range of address-offsets
  685. supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
  686. address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
  687. addresses may or may not be offsettable depending on the other
  688. addressing modes that the machine supports.
  689.  
  690. Note that in an output operand which can be matched by another
  691. operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
  692. by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
  693. and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
  694.  
  695. @cindex @samp{V} in constraint
  696. @item @samp{V}
  697. A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
  698. would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
  699.  
  700. @cindex @samp{<} in constraint
  701. @item @samp{<}
  702. A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
  703. postdecrement) is allowed.
  704.  
  705. @cindex @samp{>} in constraint
  706. @item @samp{>}
  707. A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
  708. postincrement) is allowed.
  709.  
  710. @cindex @samp{r} in constraint
  711. @cindex registers in constraints
  712. @item @samp{r}
  713. A register operand is allowed provided that it is in a general
  714. register.
  715.  
  716. @cindex @samp{d} in constraint
  717. @item @samp{d}, @samp{a}, @samp{f}, @dots{}
  718. Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
  719. particular classes of registers.  @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are
  720. defined on the 68000/68020 to stand for data, address and floating
  721. point registers.
  722.  
  723. @cindex constants in constraints
  724. @cindex @samp{i} in constraint
  725. @item @samp{i}
  726. An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
  727. This includes symbolic constants whose values will be known only at
  728. assembly time.
  729.  
  730. @cindex @samp{n} in constraint
  731. @item @samp{n}
  732. An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
  733. Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
  734. than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
  735. rather than @samp{i}.
  736.  
  737. @cindex @samp{I} in constraint
  738. @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
  739. Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
  740. a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
  741. explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
  742. 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
  743. This is the range permitted as a shift count in the shift
  744. instructions.
  745.  
  746. @cindex @samp{E} in constraint
  747. @item @samp{E}
  748. An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
  749. allowed, but only if the target floating point format is the same as
  750. that of the host machine (on which the compiler is running).
  751.  
  752. @cindex @samp{F} in constraint
  753. @item @samp{F}
  754. An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
  755. allowed.
  756.  
  757. @cindex @samp{G} in constraint
  758. @cindex @samp{H} in constraint
  759. @item @samp{G}, @samp{H}
  760. @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
  761. permit immediate floating operands in particular ranges of values.
  762.  
  763. @cindex @samp{s} in constraint
  764. @item @samp{s}
  765. An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
  766. allowed.
  767.  
  768. This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
  769. value not known at compile time, it certainly must allow any known
  770. value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
  771. better code to be generated.
  772.  
  773. For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
  774. use an immediate operand; but if the immediate value is between -128
  775. and 127, better code results from loading the value into a register and
  776. using the register.  This is because the load into the register can be
  777. done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
  778. by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
  779. range -128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
  780. constraints.
  781.  
  782. @cindex @samp{g} in constraint
  783. @item @samp{g}
  784. Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
  785. registers that are not general registers.
  786.  
  787. @cindex @samp{X} in constraint
  788. @item @samp{X}
  789. @ifset INTERNALS
  790. Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
  791. @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
  792. a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually 
  793. require a scratch register.
  794. @end ifset
  795. @ifclear INTERNALS
  796. Any operand whatsoever is allowed.
  797. @end ifclear
  798.  
  799. @cindex @samp{0} in constraint
  800. @cindex digits in constraint
  801. @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
  802. An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
  803. digit is used together with letters within the same alternative, the
  804. digit should come last.
  805.  
  806. @cindex matching constraint
  807. @cindex constraint, matching
  808. This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
  809. that the assembler has only a single operand that fills two roles
  810. @ifset INTERNALS
  811. considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
  812. input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
  813. @end ifset
  814. @ifclear INTERNALS
  815. which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
  816. two input operands and an output operand, but on most CISC 
  817. @end ifclear
  818. machines an add instruction really has only two operands, one of them an
  819. input-output operand:
  820.  
  821. @smallexample
  822. addl #35,r12
  823. @end smallexample
  824.  
  825. Matching constraints are used in these circumstances.
  826. More precisely, the two operands that match must include one input-only
  827. operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
  828. smaller number than the number of the operand that uses it in the
  829. constraint.
  830.  
  831. @ifset INTERNALS
  832. For operands to match in a particular case usually means that they
  833. are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
  834. specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
  835. as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
  836. For proper results in such cases, the output template should always
  837. use the output-operand's number when printing the operand.
  838. @end ifset
  839.  
  840. @cindex load address instruction
  841. @cindex push address instruction
  842. @cindex address constraints
  843. @cindex @samp{p} in constraint
  844. @item @samp{p}
  845. An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
  846. for ``load address'' and ``push address'' instructions.
  847.  
  848. @findex address_operand
  849. @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
  850. as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
  851. the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
  852. reference for which the address would be valid.
  853.  
  854. @cindex extensible constraints
  855. @cindex @samp{Q}, in constraint
  856. @item @samp{Q}, @samp{R}, @samp{S}, @dots{} @samp{U}
  857. Letters in the range @samp{Q} through @samp{U} may be defined in a
  858. machine-dependent fashion to stand for arbitrary operand types.
  859. @ifset INTERNALS
  860. The machine description macro @code{EXTRA_CONSTRAINT} is passed the
  861. operand as its first argument and the constraint letter as its
  862. second operand.
  863.  
  864. A typical use for this would be to distinguish certain types of
  865. memory references that affect other insn operands.
  866.  
  867. Do not define these constraint letters to accept register references
  868. (@code{reg}); the reload pass does not expect this and would not handle
  869. it properly.
  870. @end ifset
  871. @end table
  872.  
  873. @ifset INTERNALS
  874. In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
  875. its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
  876. from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
  877. the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
  878. done by copying an operand into a register.
  879.  
  880. Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
  881.  
  882. @smallexample
  883. (define_insn ""
  884.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
  885.         (plus:SI (match_dup 0)
  886.                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
  887.   ""
  888.   "@dots{}")
  889. @end smallexample
  890.  
  891. @noindent
  892. which has two operands, one of which must appear in two places, and
  893.  
  894. @smallexample
  895. (define_insn ""
  896.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
  897.         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  898.                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
  899.   ""
  900.   "@dots{}")
  901. @end smallexample
  902.  
  903. @noindent
  904. which has three operands, two of which are required by a constraint to be
  905. identical.  If we are considering an insn of the form
  906.  
  907. @smallexample
  908. (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
  909.   (set (reg:SI 3)
  910.        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
  911.   @dots{})
  912. @end smallexample
  913.  
  914. @noindent
  915. the first pattern would not apply at all, because this insn does not
  916. contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
  917. say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns.''
  918. The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
  919. is something wrong with it.''  It would direct the reload pass of the
  920. compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
  921. results might look like this:
  922.  
  923. @smallexample
  924. (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
  925.   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
  926.   @dots{})
  927.  
  928. (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
  929.   (set (reg:SI 3)
  930.        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
  931.   @dots{})
  932. @end smallexample
  933.  
  934. It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
  935. constraints that can handle any RTL expression that could be present for
  936. that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
  937. for each possible combination of operand expressions, have at least one
  938. alternative which can handle that combination of operands.)  The
  939. constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
  940. the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
  941. reloading any possible operand so that it will fit.
  942.  
  943. @itemize @bullet
  944. @item
  945. If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
  946. there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
  947.  
  948. For example, an operand whose constraints permit everything except
  949. registers is safe provided its predicate rejects registers.
  950.  
  951. An operand whose predicate accepts only constant values is safe
  952. provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
  953. constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
  954. if the predicate is more selective, then the constraints may also be
  955. more selective.
  956.  
  957. @item
  958. Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
  959. So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
  960. certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
  961. compiler knows how to copy a register into another register of the
  962. proper class in order to make an instruction valid.
  963.  
  964. @cindex nonoffsettable memory reference
  965. @cindex memory reference, nonoffsettable
  966. @item
  967. A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
  968. address into a register.  So if the constraint uses the letter
  969. @samp{o}, all memory references are taken care of.
  970.  
  971. @item
  972. A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
  973. hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
  974. in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
  975. @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
  976.  
  977. @item
  978. If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
  979. was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
  980. the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
  981. not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
  982. compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
  983. objects allowed by the constraint.
  984. @end itemize
  985.  
  986. If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
  987. not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
  988. to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
  989. how to copy a register temporarily into memory.
  990. @end ifset
  991.  
  992. @node Multi-Alternative
  993. @subsection Multiple Alternative Constraints
  994. @cindex multiple alternative constraints
  995.  
  996. Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
  997. operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
  998. register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
  999. operand into a register; but it cannot combine one memory location into
  1000. another.
  1001.  
  1002. These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
  1003. can be described by a series of letters for each operand.  The overall
  1004. constraint for an operand is made from the letters for this operand
  1005. from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
  1006. the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
  1007. @ifset INTERNALS
  1008. Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
  1009.  
  1010. @smallexample
  1011. (define_insn "iorsi3"
  1012.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
  1013.         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
  1014.                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
  1015.   @dots{})
  1016. @end smallexample
  1017.  
  1018. The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
  1019. operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
  1020. 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
  1021. @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
  1022. @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
  1023. meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
  1024. @end ifset
  1025.  
  1026. @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
  1027. If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
  1028. Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
  1029. must be added to copy the operands so that that alternative applies.
  1030. The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
  1031. need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
  1032. These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
  1033.  
  1034. @table @code
  1035. @cindex @samp{?} in constraint
  1036. @cindex question mark
  1037. @item ?
  1038. Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
  1039. as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
  1040. this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
  1041. in it.
  1042.  
  1043. @cindex @samp{!} in constraint
  1044. @cindex exclamation point
  1045. @item !
  1046. Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
  1047. This alternative can still be used if it fits without reloading,
  1048. but if reloading is needed, some other alternative will be used.
  1049. @end table
  1050.  
  1051. @ifset INTERNALS
  1052. When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
  1053. the appearance of the assembler code is determined mostly by which
  1054. alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
  1055. assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
  1056. the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
  1057. the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
  1058. @end ifset
  1059.  
  1060. @ifset INTERNALS
  1061. @node Class Preferences
  1062. @subsection Register Class Preferences
  1063. @cindex class preference constraints
  1064. @cindex register class preference constraints
  1065.  
  1066. @cindex voting between constraint alternatives
  1067. The operand constraints have another function: they enable the compiler
  1068. to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
  1069. allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
  1070. insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
  1071. letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
  1072. The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
  1073. The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
  1074. favor of a general register.  The machine description says which registers
  1075. are considered general.
  1076.  
  1077. Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
  1078. classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
  1079. @end ifset
  1080.  
  1081. @node Modifiers
  1082. @subsection Constraint Modifier Characters
  1083. @cindex modifiers in constraints
  1084. @cindex constraint modifier characters
  1085.  
  1086. @table @samp
  1087. @cindex @samp{=} in constraint
  1088. @item =
  1089. Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
  1090. value is discarded and replaced by output data.
  1091.  
  1092. @cindex @samp{+} in constraint
  1093. @item +
  1094. Means that this operand is both read and written by the instruction.
  1095.  
  1096. When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
  1097. it needs to know which operands are inputs to the instruction and
  1098. which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
  1099. identifies an operand that is both input and output; all other operands
  1100. are assumed to be input only.
  1101.  
  1102. @cindex @samp{&} in constraint
  1103. @item &
  1104. Means (in a particular alternative) that this operand is written
  1105. before the instruction is finished using the input operands.
  1106. Therefore, this operand may not lie in a register that is used as an
  1107. input operand or as part of any memory address.
  1108.  
  1109. @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
  1110. constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
  1111. requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
  1112. @samp{movdf} insn of the 68000.
  1113.  
  1114. @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
  1115.  
  1116. @cindex @samp{%} in constraint
  1117. @item %
  1118. Declares the instruction to be commutative for this operand and the
  1119. following operand.  This means that the compiler may interchange the
  1120. two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
  1121. constraints.
  1122. @ifset INTERNALS
  1123. This is often used in patterns for addition instructions
  1124. that really have only two operands: the result must go in one of the
  1125. arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
  1126. instruction is defined:
  1127.  
  1128. @smallexample
  1129. (define_insn "addhi3"
  1130.   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
  1131.      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
  1132.               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
  1133.   @dots{})
  1134. @end smallexample
  1135. @end ifset
  1136.  
  1137. @cindex @samp{#} in constraint
  1138. @item #
  1139. Says that all following characters, up to the next comma, are to be
  1140. ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
  1141. register preferences.
  1142.  
  1143. @ifset INTERNALS
  1144. @cindex @samp{*} in constraint
  1145. @item *
  1146. Says that the following character should be ignored when choosing
  1147. register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
  1148. constraint as a constraint, and no effect on reloading.
  1149.  
  1150. Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
  1151. halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
  1152. copying it into an address register.  While either kind of register is
  1153. acceptable, the constraints on an address-register destination are
  1154. less strict, so it is best if register allocation makes an address
  1155. register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
  1156. constraint letter (for data register) is ignored when computing
  1157. register preferences.
  1158.  
  1159. @smallexample
  1160. (define_insn "extendhisi2"
  1161.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
  1162.         (sign_extend:SI
  1163.          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
  1164.   @dots{})
  1165. @end smallexample
  1166. @end ifset
  1167. @end table
  1168.  
  1169. @node Machine Constraints
  1170. @subsection Constraints for Particular Machines
  1171. @cindex machine specific constraints
  1172. @cindex constraints, machine specific
  1173.  
  1174. Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
  1175. in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
  1176. people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
  1177. that usually have very similar meanings across architectures.  The most
  1178. commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
  1179. general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
  1180. @samp{I}, usually the letter indicating the most common
  1181. immediate-constant format.
  1182.  
  1183. For each machine architecture, the @file{config/@var{machine}.h} file
  1184. defines additional constraints.  These constraints are used by the
  1185. compiler itself for instruction generation, as well as for @code{asm}
  1186. statements; therefore, some of the constraints are not particularly
  1187. interesting for @code{asm}.  The constraints are defined through these
  1188. macros:
  1189.  
  1190. @table @code
  1191. @item REG_CLASS_FROM_LETTER
  1192. Register class constraints (usually lower case).
  1193.  
  1194. @item CONST_OK_FOR_LETTER_P
  1195. Immediate constant constraints, for non-floating point constants of
  1196. word size or smaller precision (usually upper case).
  1197.  
  1198. @item CONST_DOUBLE_OK_FOR_LETTER_P
  1199. Immediate constant constraints, for all floating point constants and for
  1200. constants of greater than word size precision (usually upper case).
  1201.  
  1202. @item EXTRA_CONSTRAINT
  1203. Special cases of registers or memory.  This macro is not required, and
  1204. is only defined for some machines.
  1205. @end table
  1206.  
  1207. Inspecting these macro definitions in the compiler source for your
  1208. machine is the best way to be certain you have the right constraints.
  1209. However, here is a summary of the machine-dependent constraints
  1210. available on some particular machines.
  1211.  
  1212. @table @emph
  1213. @item AMD 29000 family---@file{a29k.h}
  1214. @table @code
  1215. @item l
  1216. Local register 0
  1217.  
  1218. @item b
  1219. Byte Pointer (@samp{BP}) register
  1220.  
  1221. @item q
  1222. @samp{Q} register
  1223.  
  1224. @item h
  1225. Special purpose register
  1226.  
  1227. @item A
  1228. First accumulator register
  1229.  
  1230. @item a
  1231. Other accumulator register
  1232.  
  1233. @item f
  1234. Floating point register
  1235.  
  1236. @item I
  1237. Constant greater than 0, less than 0x100
  1238.  
  1239. @item J
  1240. Constant greater than 0, less than 0x10000
  1241.  
  1242. @item K
  1243. Constant whose high 24 bits are on (1)
  1244.  
  1245. @item L
  1246. 16 bit constant whose high 8 bits are on (1)
  1247.  
  1248. @item M
  1249. 32 bit constant whose high 16 bits are on (1)
  1250.  
  1251. @item N
  1252. 32 bit negative constant that fits in 8 bits
  1253.  
  1254. @item O
  1255. The constant 0x80000000 or, on the 29050, any 32 bit constant
  1256. whose low 16 bits are 0.
  1257.  
  1258. @item P
  1259. 16 bit negative constant that fits in 8 bits
  1260.  
  1261. @item G
  1262. @itemx H
  1263. A floating point constant (in @code{asm} statements, use the machine
  1264. independent @samp{E} or @samp{F} instead)
  1265. @end table
  1266.  
  1267. @item IBM RS6000---@file{rs6000.h}
  1268. @table @code
  1269. @item b
  1270. Address base register
  1271.  
  1272. @item f
  1273. Floating point register
  1274.  
  1275. @item h
  1276. @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
  1277.  
  1278. @item q
  1279. @samp{MQ} register
  1280.  
  1281. @item c
  1282. @samp{CTR} register
  1283.  
  1284. @item l
  1285. @samp{LINK} register
  1286.  
  1287. @item x
  1288. @samp{CR} register (condition register) number 0
  1289.  
  1290. @item y
  1291. @samp{CR} register (condition register)
  1292.  
  1293. @item I
  1294. Signed 16 bit constant
  1295.  
  1296. @item J
  1297. Constant whose low 16 bits are 0
  1298.  
  1299. @item K
  1300. Constant whose high 16 bits are 0
  1301.  
  1302. @item L
  1303. Constant suitable as a mask operand
  1304.  
  1305. @item M
  1306. Constant larger than 31
  1307.  
  1308. @item N
  1309. Exact power of 2
  1310.  
  1311. @item O
  1312. Zero
  1313.  
  1314. @item P
  1315. Constant whose negation is a signed 16 bit constant
  1316.  
  1317. @item G
  1318. Floating point constant that can be loaded into a register with one
  1319. instruction per word
  1320.  
  1321. @item Q
  1322. Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
  1323. for @code{asm} statements)
  1324. @end table
  1325.  
  1326. @item Intel 386---@file{i386.h}
  1327. @table @code
  1328. @item q
  1329. @samp{a}, @code{b}, @code{c}, or @code{d} register
  1330.  
  1331. @item f
  1332. Floating point register
  1333.  
  1334. @item t
  1335. First (top of stack) floating point register
  1336.  
  1337. @item u
  1338. Second floating point register
  1339.  
  1340. @item a
  1341. @samp{a} register
  1342.  
  1343. @item b
  1344. @samp{b} register
  1345.  
  1346. @item c
  1347. @samp{c} register
  1348.  
  1349. @item d
  1350. @samp{d} register
  1351.  
  1352. @item D
  1353. @samp{di} register
  1354.  
  1355. @item S
  1356. @samp{si} register
  1357.  
  1358. @item I
  1359. Constant in range 0 to 31 (for 32 bit shifts)
  1360.  
  1361. @item J
  1362. Constant in range 0 to 63 (for 64 bit shifts)
  1363.  
  1364. @item K
  1365. @samp{0xff}
  1366.  
  1367. @item L
  1368. @samp{0xffff}
  1369.  
  1370. @item M
  1371. 0, 1, 2, or 3 (shifts for @code{lea} instruction)
  1372.  
  1373. @item G
  1374. Standard 80387 floating point constant
  1375. @end table
  1376.  
  1377. @item Intel 960---@file{i960.h}
  1378. @table @code
  1379. @item f
  1380. Floating point register (@code{fp0} to @code{fp3})
  1381.  
  1382. @item l
  1383. Local register (@code{r0} to @code{r15})
  1384.  
  1385. @item b
  1386. Global register (@code{g0} to @code{g15})
  1387.  
  1388. @item d
  1389. Any local or global register
  1390.  
  1391. @item I
  1392. Integers from 0 to 31
  1393.  
  1394. @item J
  1395. 0
  1396.  
  1397. @item K
  1398. Integers from -31 to 0
  1399.  
  1400. @item G
  1401. Floating point 0
  1402.  
  1403. @item H
  1404. Floating point 1
  1405. @end table
  1406.  
  1407. @item MIPS---@file{mips.h}
  1408. @table @code
  1409. @item d
  1410. General-purpose integer register
  1411.  
  1412. @item f
  1413. Floating-point register (if available)
  1414.  
  1415. @item h
  1416. @samp{Hi} register
  1417.  
  1418. @item l
  1419. @samp{Lo} register
  1420.  
  1421. @item x
  1422. @samp{Hi} or @samp{Lo} register
  1423.  
  1424. @item y
  1425. General-purpose integer register
  1426.  
  1427. @item z
  1428. Floating-point status register
  1429.  
  1430. @item I
  1431. Signed 16 bit constant (for arithmetic instructions)
  1432.  
  1433. @item J
  1434. Zero
  1435.  
  1436. @item K
  1437. Zero-extended 16-bit constant (for logic instructions)
  1438.  
  1439. @item L
  1440. Constant with low 16 bits zero (can be loaded with @code{lui})
  1441.  
  1442. @item M
  1443. 32 bit constant which requires two instructions to load (a constant
  1444. which is not @samp{I}, @samp{K}, or @samp{L})
  1445.  
  1446. @item N
  1447. Negative 16 bit constant
  1448.  
  1449. @item O
  1450. Exact power of two
  1451.  
  1452. @item P
  1453. Positive 16 bit constant
  1454.  
  1455. @item G
  1456. Floating point zero
  1457.  
  1458. @item Q
  1459. Memory reference that can be loaded with more than one instruction
  1460. (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
  1461.  
  1462. @item R
  1463. Memory reference that can be loaded with one instruction
  1464. (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
  1465.  
  1466. @item S
  1467. Memory reference in external OSF/rose PIC format
  1468. (@samp{m} is preferable for @code{asm} statements)
  1469. @end table
  1470.  
  1471. @item Motorola 680x0---@file{m68k.h}
  1472. @table @code
  1473. @item a
  1474. Address register
  1475.  
  1476. @item d
  1477. Data register
  1478.  
  1479. @item f
  1480. 68881 floating-point register, if available
  1481.  
  1482. @item x
  1483. Sun FPA (floating-point) register, if available
  1484.  
  1485. @item y
  1486. First 16 Sun FPA registers, if available
  1487.  
  1488. @item I
  1489. Integer in the range 1 to 8
  1490.  
  1491. @item J
  1492. 16 bit signed number
  1493.  
  1494. @item K
  1495. Signed number whose magnitude is greater than 0x80
  1496.  
  1497. @item L
  1498. Integer in the range -8 to -1
  1499.  
  1500. @item G
  1501. Floating point constant that is not a 68881 constant
  1502.  
  1503. @item H
  1504. Floating point constant that can be used by Sun FPA
  1505. @end table
  1506.  
  1507. @need 1000
  1508. @item SPARC---@file{sparc.h}
  1509. @table @code
  1510. @item f
  1511. Floating-point register
  1512.  
  1513. @item I
  1514. Signed 13 bit constant
  1515.  
  1516. @item J
  1517. Zero
  1518.  
  1519. @item K
  1520. 32 bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
  1521. loaded with the @code{sethi} instruction)
  1522.  
  1523. @item G
  1524. Floating-point zero
  1525.  
  1526. @item H
  1527. Signed 13 bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
  1528.  
  1529. @item Q
  1530. Memory reference that can be loaded with one instruction  (@samp{m} is
  1531. more appropriate for @code{asm} statements)
  1532.  
  1533. @item S
  1534. Constant, or memory address
  1535.  
  1536. @item T
  1537. Memory address aligned to an 8-byte boundary
  1538.  
  1539. @item U 
  1540. Even register
  1541. @end table
  1542. @end table
  1543.  
  1544. @ifset INTERNALS
  1545. @node No Constraints
  1546. @subsection Not Using Constraints
  1547. @cindex no constraints
  1548. @cindex not using constraints
  1549.  
  1550. Some machines are so clean that operand constraints are not required.  For
  1551. example, on the Vax, an operand valid in one context is valid in any other
  1552. context.  On such a machine, every operand constraint would be @samp{g},
  1553. excepting only operands of ``load address'' instructions which are
  1554. written as if they referred to a memory location's contents but actual
  1555. refer to its address.  They would have constraint @samp{p}.
  1556.  
  1557. @cindex empty constraints
  1558. For such machines, instead of writing @samp{g} and @samp{p} for all
  1559. the constraints, you can choose to write a description with empty constraints.
  1560. Then you write @samp{""} for the constraint in every @code{match_operand}.
  1561. Address operands are identified by writing an @code{address} expression
  1562. around the @code{match_operand}, not by their constraints.
  1563.  
  1564. When the machine description has just empty constraints, certain parts
  1565. of compilation are skipped, making the compiler faster.  However,
  1566. few machines actually do not need constraints; all machine descriptions
  1567. now in existence use constraints.
  1568. @end ifset
  1569.  
  1570. @ifset INTERNALS
  1571. @node Standard Names
  1572. @section Standard Names for Patterns Used in Generation
  1573. @cindex standard pattern names
  1574. @cindex pattern names
  1575. @cindex names, pattern
  1576.  
  1577. Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
  1578. generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
  1579. instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
  1580. pattern in to accomplish a certain task.
  1581.  
  1582. @table @asis
  1583. @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
  1584. @item @samp{mov@var{m}}
  1585. Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lower case.
  1586. This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
  1587. 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
  1588.  
  1589. If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
  1590. own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
  1591. to store the specified value in the part of the register that corresponds
  1592. to mode @var{m}.  The effect on the rest of the register is undefined.
  1593.  
  1594. This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
  1595. of these names @emph{must} be defined, because there is no other way
  1596. to copy a datum from one place to another.
  1597.  
  1598. Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
  1599. Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
  1600. slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
  1601. a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
  1602. into a register.
  1603.  
  1604. @findex force_reg
  1605. Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
  1606. RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
  1607. registers other than the operands.  For example, if you support the
  1608. pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
  1609. @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
  1610. function which might generate new pseudo registers.
  1611.  
  1612. This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
  1613. fetching those modes from memory normally requires several insns and
  1614. some temporary registers.  Look in @file{spur.md} to see how the
  1615. requirement can be satisfied.
  1616.  
  1617. @findex change_address
  1618. During reload a memory reference with an invalid address may be passed
  1619. as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
  1620. later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
  1621. address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
  1622. replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
  1623. an address into a valid address and no routine (such as
  1624. @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
  1625. @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
  1626.  
  1627. @findex reload_in_progress
  1628. The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
  1629. declared if required) can be used to determine whether such special
  1630. handling is required.
  1631.  
  1632. The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
  1633. machine description, but typically on a RISC machine these can only be
  1634. pseudo registers that did not get hard registers, while on other
  1635. machines explicit memory references will get optional reloads.
  1636.  
  1637. If a scratch register is required to move an object to or from memory,
  1638. it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to reload.  But this
  1639. is impossible during and after reload.  If there are cases needing
  1640. scratch registers after reload, you must define
  1641. @code{SECONDARY_INPUT_RELOAD_CLASS} and/or
  1642. @code{SECONDARY_OUTPUT_RELOAD_CLASS} to detect them, and provide
  1643. patterns @samp{reload_in@var{m}} or @samp{reload_out@var{m}} to handle
  1644. them.  @xref{Register Classes}.
  1645.  
  1646. The constraints on a @samp{move@var{m}} must permit moving any hard
  1647. register to any other hard register provided that
  1648. @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
  1649. @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
  1650.  
  1651. It is obligatory to support floating point @samp{move@var{m}}
  1652. instructions into and out of any registers that can hold fixed point
  1653. values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
  1654. @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
  1655. point members.
  1656.  
  1657. There may also be a need to support fixed point @samp{move@var{m}}
  1658. instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
  1659. have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
  1660. true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
  1661. floating point registers, then the constraints of the fixed point
  1662. @samp{move@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
  1663. reload into a floating point register.
  1664.  
  1665. @cindex @code{reload_in} instruction pattern
  1666. @cindex @code{reload_out} instruction pattern
  1667. @item @samp{reload_in@var{m}}
  1668. @itemx @samp{reload_out@var{m}}
  1669. Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
  1670. move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
  1671. register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
  1672. macro in @pxref{Register Classes}.
  1673.  
  1674. @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
  1675. @item @samp{movstrict@var{m}}
  1676. Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
  1677. with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
  1678. the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
  1679. any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
  1680.  
  1681. @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
  1682. @item @code{load_multiple}
  1683. Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
  1684. Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
  1685. is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
  1686. number of consecutive registers.
  1687.  
  1688. Define this only if the target machine really has such an instruction;
  1689. do not define this if the most efficient way of loading consecutive
  1690. registers from memory is to do them one at a time.
  1691.  
  1692. On some machines, there are restrictions as to which consecutive
  1693. registers can be stored into memory, such as particular starting or
  1694. ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
  1695. machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
  1696. and make the pattern fail if the restrictions are not met.
  1697.  
  1698. Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
  1699. @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
  1700. also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
  1701. @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
  1702. @file{a29k.md} and @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn
  1703. pattern.
  1704.  
  1705. @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
  1706. @item @code{store_multiple}
  1707. Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
  1708. into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
  1709. consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
  1710. operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
  1711.  
  1712. @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
  1713. @item @samp{add@var{m}3}
  1714. Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
  1715. must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
  1716. means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
  1717.  
  1718. @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
  1719. @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
  1720. @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
  1721. @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
  1722. @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
  1723. @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
  1724. @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
  1725. @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
  1726. @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
  1727. @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
  1728. @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
  1729. @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
  1730. @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
  1731. @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
  1732. @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}, @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
  1733. @itemx @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}, @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
  1734. @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
  1735. Similar, for other arithmetic operations.
  1736.  
  1737. @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
  1738. @item @samp{mulhisi3}
  1739. Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
  1740. a @code{SImode} product in operand 0.
  1741.  
  1742. @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
  1743. @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
  1744. @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
  1745. Similar widening-multiplication instructions of other widths.
  1746.  
  1747. @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
  1748. @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
  1749. @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
  1750. @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
  1751. Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
  1752. multiplication.
  1753.  
  1754. @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
  1755. @item @samp{divmod@var{m}4}
  1756. Signed division that produces both a quotient and a remainder.
  1757. Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
  1758. in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
  1759.  
  1760. For machines with an instruction that produces both a quotient and a
  1761. remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
  1762. provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
  1763. allows optimization in the relatively common case when both the quotient
  1764. and remainder are computed.
  1765.  
  1766. If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
  1767. exists and is more efficient than the instruction that produces both,
  1768. write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
  1769. @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
  1770. quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
  1771.  
  1772. @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
  1773. @item @samp{udivmod@var{m}4}
  1774. Similar, but does unsigned division.
  1775.  
  1776. @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
  1777. @item @samp{ashl@var{m}3}
  1778. Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
  1779. 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
  1780. operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
  1781. instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
  1782. mode before generating the instruction.
  1783.  
  1784. @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
  1785. @cindex @code{lshl@var{m}3} instruction pattern
  1786. @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
  1787. @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
  1788. @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
  1789. @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshl@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
  1790. Other shift and rotate instructions, analogous to the
  1791. @code{ashl@var{m}3} instructions.
  1792.  
  1793. Logical and arithmetic left shift are the same.  Machines that do not
  1794. allow negative shift counts often have only one instruction for
  1795. shifting left.  On such machines, you should define a pattern named
  1796. @samp{ashl@var{m}3} and leave @samp{lshl@var{m}3} undefined.
  1797.  
  1798. @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
  1799. @item @samp{neg@var{m}2}
  1800. Negate operand 1 and store the result in operand 0.
  1801.  
  1802. @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
  1803. @item @samp{abs@var{m}2}
  1804. Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
  1805.  
  1806. @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
  1807. @item @samp{sqrt@var{m}2}
  1808. Store the square root of operand 1 into operand 0.
  1809.  
  1810. The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
  1811. corresponds to the C data type @code{double}.
  1812.  
  1813. @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
  1814. @item @samp{ffs@var{m}2}
  1815. Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
  1816. of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
  1817. of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
  1818. pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
  1819. generating the instruction.
  1820.  
  1821. The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
  1822. corresponds to the C data type @code{int}.
  1823.  
  1824. @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
  1825. @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
  1826. Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
  1827.  
  1828. @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
  1829. @item @samp{cmp@var{m}}
  1830. Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
  1831. The RTL pattern should look like this:
  1832.  
  1833. @smallexample
  1834. (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
  1835.                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
  1836. @end smallexample
  1837.  
  1838. @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
  1839. @item @samp{tst@var{m}}
  1840. Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
  1841. The RTL pattern should look like this:
  1842.  
  1843. @smallexample
  1844. (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
  1845. @end smallexample
  1846.  
  1847. @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
  1848. not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
  1849. would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
  1850. The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
  1851.  
  1852. @cindex @code{movstr@var{m}} instruction pattern
  1853. @item @samp{movstr@var{m}}
  1854. Block move instruction.  The addresses of the destination and source
  1855. strings are the first two operands, and both are in mode @code{Pmode}.
  1856. The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
  1857.  
  1858. The fourth operand is the known shared alignment of the source and
  1859. destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
  1860. compiler knows that both source and destination are word-aligned,
  1861. it may provide the value 4 for this operand.
  1862.  
  1863. These patterns need not give special consideration to the possibility
  1864. that the source and destination strings might overlap.
  1865.  
  1866. @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
  1867. @item @samp{cmpstr@var{m}}
  1868. Block compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
  1869. it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
  1870. of @samp{movstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
  1871. byte by byte in lexicographic order.  The effect of the instruction is
  1872. to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
  1873. comparison.
  1874.  
  1875. @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
  1876. @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
  1877. Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
  1878. floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
  1879. @var{n}).
  1880.  
  1881. @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
  1882. @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
  1883. Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
  1884. to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
  1885. @var{n}).
  1886.  
  1887. @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
  1888. @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
  1889. Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
  1890. point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
  1891. has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
  1892. the value of operand 1 is an integer.
  1893.  
  1894. @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
  1895. @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
  1896. Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
  1897. point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
  1898. has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
  1899. value of operand 1 is an integer.
  1900.  
  1901. @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
  1902. @item @samp{ftrunc@var{m}2}
  1903. Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
  1904. integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
  1905. store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
  1906.  
  1907. @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
  1908. @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
  1909. Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
  1910. of mode @var{m} by converting the value to an integer.
  1911.  
  1912. @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
  1913. @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
  1914. Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
  1915. value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
  1916.  
  1917. @cindex @code{trunc@var{mn}} instruction pattern
  1918. @item @samp{trunc@var{m}@var{n}}
  1919. Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
  1920. store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
  1921. point or both floating point.
  1922.  
  1923. @cindex @code{extend@var{mn}} instruction pattern
  1924. @item @samp{extend@var{m}@var{n}}
  1925. Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
  1926. store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
  1927. point or both floating point.
  1928.  
  1929. @cindex @code{zero_extend@var{mn}} instruction pattern
  1930. @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}}
  1931. Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
  1932. store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
  1933. point.
  1934.  
  1935. @cindex @code{extv} instruction pattern
  1936. @item @samp{extv}
  1937. Extract a bit field from operand 1 (a register or memory operand), where
  1938. operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
  1939. and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
  1940. Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
  1941. @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
  1942. be valid for @code{word_mode}.
  1943.  
  1944. The RTL generation pass generates this instruction only with constants
  1945. for operands 2 and 3.
  1946.  
  1947. The bit-field value is sign-extended to a full word integer
  1948. before it is stored in operand 0.
  1949.  
  1950. @cindex @code{extzv} instruction pattern
  1951. @item @samp{extzv}
  1952. Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
  1953.  
  1954. @cindex @code{insv} instruction pattern
  1955. @item @samp{insv}
  1956. Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a bit
  1957. field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
  1958. operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
  1959. @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
  1960. Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
  1961.  
  1962. The RTL generation pass generates this instruction only with constants
  1963. for operands 1 and 2.
  1964.  
  1965. @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
  1966. @item @samp{s@var{cond}}
  1967. Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
  1968. Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
  1969. @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
  1970. as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
  1971.  
  1972. You specify the mode that the operand must have when you write the
  1973. @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
  1974. which mode you have used and supplies an operand of that mode.
  1975.  
  1976. The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
  1977. else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
  1978. you should omit it from the machine description.  You describe to the
  1979. compiler exactly which value is stored by defining the macro
  1980. @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
  1981. found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
  1982. should omit those operations from the machine description.
  1983.  
  1984. These operations may fail, but should do so only in relatively
  1985. uncommon cases; if they would fail for common cases involving
  1986. integer comparisons, it is best to omit these patterns.
  1987.  
  1988. If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
  1989. that copies the constant one to the target and branches around an
  1990. assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
  1991. the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
  1992. followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
  1993. @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
  1994. the machine description.
  1995.  
  1996. @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
  1997. @item @samp{b@var{cond}}
  1998. Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
  1999. refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
  2000. condition @var{cond}.
  2001.  
  2002. Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
  2003. instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
  2004. case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
  2005. simply store the operands away and generate all the required insns in a
  2006. @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
  2007. branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
  2008. immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
  2009. pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
  2010.  
  2011. Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
  2012. where the mode used for the comparison depends on the condition being
  2013. tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}
  2014.  
  2015. The above discussion also applies to @samp{s@var{cond}} patterns.
  2016.  
  2017. @cindex @code{call} instruction pattern
  2018. @item @samp{call}
  2019. Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
  2020. function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
  2021. (in mode @code{SImode}, except it is normally a @code{const_int});
  2022. operand 2 is the number of registers used as operands.
  2023.  
  2024. On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
  2025. pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
  2026. to put this information into the assembler code; they can put it in
  2027. the RTL instead of operand 1.
  2028.  
  2029. Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
  2030. function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
  2031. expression even if it would not be a legitimate memory address on the
  2032. target machine.  If it is also not a valid argument for a call
  2033. instruction, the pattern for this operation should be a
  2034. @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
  2035. address into a register and uses that register in the call instruction.
  2036.  
  2037. @cindex @code{call_value} instruction pattern
  2038. @item @samp{call_value}
  2039. Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
  2040. register in which the value is returned.  There are three more
  2041. operands, the same as the three operands of the @samp{call}
  2042. instruction (but with numbers increased by one).
  2043.  
  2044. Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
  2045. insn.
  2046.  
  2047. @cindex @code{call_pop} instruction pattern
  2048. @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
  2049. @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
  2050. Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
  2051. if @code{RETURN_POPS_ARGS} is non-zero.  They should emit a @code{parallel}
  2052. that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
  2053. adjustment made to the frame pointer.
  2054.  
  2055. For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be non-zero, the use of these
  2056. patterns increases the number of functions for which the frame pointer
  2057. can be eliminated, if desired.
  2058.  
  2059. @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
  2060. @item @samp{untyped_call}
  2061. Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
  2062. the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
  2063. calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
  2064. expression where each element is a @code{set} expression that indicates
  2065. the saving of a function return value into the result block.
  2066.  
  2067. This instruction pattern should be defined to support
  2068. @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
  2069. to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
  2070. returned.  This instruction pattern is required on machines that have
  2071. multiple registers that can hold a return value (i.e.
  2072. @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
  2073.  
  2074. @cindex @code{return} instruction pattern
  2075. @item @samp{return}
  2076. Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
  2077. defined only if a single instruction can do all the work of returning
  2078. from a function.
  2079.  
  2080. Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
  2081. RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
  2082. multiple instructions are usually needed to return from a function, but
  2083. some class of functions only requires one instruction to implement a
  2084. return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
  2085. to save any registers or allocate stack space.
  2086.  
  2087. @findex reload_completed
  2088. @findex leaf_function_p
  2089. For such machines, the condition specified in this pattern should only
  2090. be true when @code{reload_completed} is non-zero and the function's
  2091. epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
  2092. windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
  2093. a register window push is required.
  2094.  
  2095. Machines that have conditional return instructions should define patterns
  2096. such as
  2097.  
  2098. @smallexample
  2099. (define_insn ""
  2100.   [(set (pc)
  2101.         (if_then_else (match_operator
  2102.                          0 "comparison_operator"
  2103.                          [(cc0) (const_int 0)])
  2104.                       (return)
  2105.                       (pc)))]
  2106.   "@var{condition}"
  2107.   "@dots{}")
  2108. @end smallexample
  2109.  
  2110. where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
  2111. named @samp{return} pattern.
  2112.  
  2113. @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
  2114. @item @samp{untyped_return}
  2115. Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
  2116. be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
  2117. instructions are needed to return a value of any type.
  2118.  
  2119. Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
  2120. with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
  2121. expression where each element is a @code{set} expression that indicates
  2122. the restoring of a function return value from the result block.
  2123.  
  2124. @cindex @code{nop} instruction pattern
  2125. @item @samp{nop}
  2126. No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
  2127. to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
  2128. RTL pattern.
  2129.  
  2130. @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
  2131. @item @samp{indirect_jump}
  2132. An instruction to jump to an address which is operand zero.
  2133. This pattern name is mandatory on all machines.
  2134.  
  2135. @cindex @code{casesi} instruction pattern
  2136. @item @samp{casesi}
  2137. Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
  2138. This instruction takes five operands:
  2139.  
  2140. @enumerate
  2141. @item
  2142. The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
  2143.  
  2144. @item
  2145. The lower bound for indices in the table, an integer constant.
  2146.  
  2147. @item
  2148. The total range of indices in the table---the largest index
  2149. minus the smallest one (both inclusive).
  2150.  
  2151. @item
  2152. A label that precedes the table itself.
  2153.  
  2154. @item
  2155. A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
  2156. (If the machine-description macro @code{CASE_DROPS_THROUGH} is defined,
  2157. then an out-of-bounds index drops through to the code following
  2158. the jump table instead of jumping to this label.  In that case,
  2159. this label is not actually used by the @samp{casesi} instruction,
  2160. but it is always provided as an operand.)
  2161. @end enumerate
  2162.  
  2163. The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
  2164. @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
  2165. difference between the upper bound and the lower bound.
  2166.  
  2167. @cindex @code{tablejump} instruction pattern
  2168. @item @samp{tablejump}
  2169. Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
  2170. capability which can be used to implement a dispatch table when there
  2171. is no @samp{casesi} pattern.
  2172.  
  2173. This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
  2174. which should immediately precede the jump table.  If the macro
  2175. @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} is defined then the first operand is an
  2176. offset which counts from the address of the table; otherwise, it is an
  2177. absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
  2178. mode @code{Pmode}.
  2179.  
  2180. The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
  2181. table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
  2182. second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
  2183. that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
  2184.  
  2185. @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
  2186. @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
  2187. @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
  2188. @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
  2189. @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
  2190. @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
  2191. @item @samp{save_stack_block}
  2192. @itemx @samp{save_stack_function}
  2193. @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
  2194. @itemx @samp{restore_stack_block}
  2195. @itemx @samp{restore_stack_function}
  2196. @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
  2197. Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
  2198. from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
  2199. such machines.
  2200.  
  2201. Some machines require special handling for stack pointer saves and
  2202. restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
  2203. non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
  2204. Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
  2205. saves and restores are:
  2206.  
  2207. @enumerate
  2208. @item
  2209. @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
  2210. that allocates a variable-sized object and @samp{restore_stack_block}
  2211. restores the stack pointer when the block is exited.
  2212.  
  2213. @item
  2214. @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} operate
  2215. similarly for the outermost block of a function and are used when the
  2216. function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
  2217. the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
  2218. restore sequence on some machines.
  2219.  
  2220. @item
  2221. @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
  2222. branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
  2223. way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
  2224. restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
  2225. frame and argument pointer registers, but some machines require saving
  2226. and restoring additional data such as register window information or
  2227. stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
  2228. such required data.
  2229. @end enumerate
  2230.  
  2231. When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
  2232. is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area is the
  2233. mode of operand 0.  You must specify an integral mode, or
  2234. @code{VOIDmode} if no save area is needed for a particular type of save
  2235. (either because no save is needed or because a machine-specific save
  2236. area can be used).  Operand 0 is the stack pointer and operand 1 is the
  2237. save area for restore operations.  If @samp{save_stack_block} is
  2238. defined, operand 0 must not be @code{VOIDmode} since these saves can be
  2239. arbitrarily nested.
  2240.  
  2241. A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
  2242. @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
  2243. nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
  2244.  
  2245. @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
  2246. @item @samp{allocate_stack}
  2247. Subtract operand 0 from the stack pointer to create space for
  2248. for dynamically allocated data.
  2249.  
  2250. Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
  2251. On some machines require other operations such as stack probes or
  2252. maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
  2253. operations in addition to updating the stack pointer.
  2254. @end table
  2255.  
  2256. @node Pattern Ordering
  2257. @section When the Order of Patterns Matters
  2258. @cindex Pattern Ordering
  2259. @cindex Ordering of Patterns
  2260.  
  2261. Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
  2262. pattern that appears first in the machine description is the one used.
  2263. Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
  2264. and faster instructions (those that will produce better code when they
  2265. do match) should usually go first in the description.
  2266.  
  2267. In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
  2268. a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
  2269. instruction for converting a fullword to floating point and another
  2270. for converting a byte to floating point.  An instruction converting
  2271. an integer to floating point could match either one.  We put the
  2272. pattern to convert the fullword first to make sure that one will
  2273. be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
  2274. be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
  2275. Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
  2276. pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
  2277. constant value.
  2278.  
  2279. @node Dependent Patterns
  2280. @section Interdependence of Patterns
  2281. @cindex Dependent Patterns
  2282. @cindex Interdependence of Patterns
  2283.  
  2284. Every machine description must have a named pattern for each of the
  2285. conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
  2286. must always have the form
  2287.  
  2288. @example
  2289. (set (pc)
  2290.      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
  2291.                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
  2292.                    (pc)))
  2293. @end example
  2294.  
  2295. @noindent
  2296. In addition, every machine description must have an anonymous pattern
  2297. for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
  2298. look like
  2299.  
  2300. @example
  2301. (set (pc)
  2302.      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
  2303.                    (pc)
  2304.                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
  2305. @end example
  2306.  
  2307. @noindent
  2308. They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
  2309. branches into reverse-conditional branches.
  2310.  
  2311. It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
  2312. reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
  2313. example,
  2314.  
  2315. @example
  2316. (define_insn ""
  2317.   [(set (pc)
  2318.         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
  2319.                                       [(cc0) (const_int 0)])
  2320.                       (pc)
  2321.                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
  2322.   "@var{condition}"
  2323.   "@dots{}")
  2324. @end example
  2325.  
  2326. In some cases machines support instructions identical except for the
  2327. machine mode of one or more operands.  For example, there may be
  2328. ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
  2329. patterns are
  2330.  
  2331. @example
  2332. (set (match_operand:SI 0 @dots{})
  2333.      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
  2334.  
  2335. (set (match_operand:SI 0 @dots{})
  2336.      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
  2337. @end example
  2338.  
  2339. @noindent
  2340. Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
  2341. extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
  2342. actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
  2343. results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
  2344. here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
  2345. will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
  2346.  
  2347. Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
  2348. optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
  2349. compilations.
  2350.  
  2351. If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
  2352. replace a register with a constant permitted by the constraint in some
  2353. cases.  Similarly for memory references.  You must ensure that the
  2354. predicate permits all objects allowed by the constraints to prevent the
  2355. compiler from crashing.
  2356.  
  2357. Because of this substitution, you should not provide separate patterns
  2358. for increment and decrement instructions.  Instead, they should be 
  2359. generated from the same pattern that supports register-register add
  2360. insns by examining the operands and generating the appropriate machine
  2361. instruction.
  2362.  
  2363. @node Jump Patterns
  2364. @section Defining Jump Instruction Patterns
  2365. @cindex jump instruction patterns
  2366. @cindex defining jump instruction patterns
  2367.  
  2368. For most machines, GNU CC assumes that the machine has a condition code.
  2369. A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
  2370. signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
  2371. insn tests the condition code and branches or not according its value.
  2372. The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
  2373. common machines, such as the Vax, the 68000 and the 32000, work this
  2374. way.
  2375.  
  2376. Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
  2377. only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
  2378. these machines is to treat them just like the others until the final stage
  2379. where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
  2380. compare instruction, peek ahead at the following branch using
  2381. @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
  2382. being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
  2383. the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
  2384. otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
  2385. can treat signed and unsigned branches identically.
  2386.  
  2387. The reason you can do this is that GNU CC always generates a pair of
  2388. consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
  2389. set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
  2390. until the end.
  2391.  
  2392. To go with this technique, you must define the machine-description macro
  2393. @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
  2394. compare instruction is superfluous.
  2395.  
  2396. Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
  2397. A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
  2398. compare instruction, record its operands in two static variables.  When
  2399. outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
  2400. output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
  2401.  
  2402. It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
  2403. In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
  2404. will be combined according to these patterns.  But this does not happen
  2405. if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
  2406. above in addition to any special patterns you define.
  2407.  
  2408. In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
  2409. code and there may not even be a separate condition code register.  On
  2410. these machines, the restriction that the definition and use of the
  2411. condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
  2412. important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
  2413. delay for taken branches unless the condition code register is set three
  2414. instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
  2415. scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
  2416. separate the definition and use of the condition code register.
  2417.  
  2418. On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
  2419. to represent the condition code.  If there is a specific condition code
  2420. register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
  2421. comparison result can be placed in any general register, or if there are
  2422. multiple condition registers, use a pseudo register.
  2423.  
  2424. @findex prev_cc0_setter
  2425. @findex next_cc0_user
  2426. On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
  2427. the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
  2428. Sparc, setting the condition code directly from an add or subtract
  2429. instruction does not clear the overflow bit the way that a test
  2430. instruction does, so a different branch instruction must be used for
  2431. some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
  2432. and use of the condition code must be adjacent (separated only by
  2433. @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
  2434. (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
  2435. located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
  2436. and @code{next_cc0_user}.
  2437.  
  2438. However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
  2439. those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
  2440. compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
  2441. we use the machine mode of the condition code register to record
  2442. different formats of the condition code register.
  2443.  
  2444. Registers used to store the condition code value should have a mode that
  2445. is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
  2446. additional modes are required (as for the add example mentioned above in
  2447. the Sparc), define the macro @code{EXTRA_CC_MODES} to list the
  2448. additional modes required (@pxref{Condition Code}).  Also define
  2449. @code{EXTRA_CC_NAMES} to list the names of those modes and
  2450. @code{SELECT_CC_MODE} to choose a mode given an operand of a compare.
  2451.  
  2452. If it is known during RTL generation that a different mode will be
  2453. required (for example, if the machine has separate compare instructions
  2454. for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
  2455. be specified at that time.
  2456.  
  2457. If the cases that require different modes would be made by instruction
  2458. combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
  2459. mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
  2460. written using that mode.  To support the case of the add on the Sparc
  2461. discussed above, we have the pattern
  2462.  
  2463. @smallexample
  2464. (define_insn ""
  2465.   [(set (reg:CC_NOOV 0)
  2466.         (compare:CC_NOOV
  2467.           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
  2468.                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
  2469.           (const_int 0)))]
  2470.   ""
  2471.   "@dots{}")
  2472. @end smallexample
  2473.  
  2474. The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the Sparc returns @code{CC_NOOVmode}
  2475. for comparisons whose argument is a @code{plus}.
  2476.  
  2477. @node Insn Canonicalizations
  2478. @section Canonicalization of Instructions
  2479. @cindex canonicalization of instructions
  2480. @cindex insn canonicalization
  2481.  
  2482. There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
  2483. operation performed by a single machine instruction.  This situation is
  2484. most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
  2485. instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
  2486. multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
  2487. number of insn patterns required.
  2488.  
  2489. In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
  2490. are performed:
  2491.  
  2492. @itemize @bullet
  2493. @item
  2494. For commutative and comparison operators, a constant is always made the
  2495. second operand.  If a machine only supports a constant as the second
  2496. operand, only patterns that match a constant in the second operand need
  2497. be supplied.
  2498.  
  2499. @cindex @code{neg}, canonicalization of
  2500. @cindex @code{not}, canonicalization of
  2501. @cindex @code{mult}, canonicalization of
  2502. @cindex @code{plus}, canonicalization of
  2503. @cindex @code{minus}, canonicalization of
  2504. For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
  2505. @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
  2506. first operand.
  2507.  
  2508. @cindex @code{compare}, canonicalization of
  2509. @item
  2510. For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
  2511. on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
  2512. machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
  2513. a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
  2514. cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
  2515. matching a constant as the first operand unless the machine actually has
  2516. such an instruction.
  2517.  
  2518. An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
  2519. @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
  2520. above.
  2521.  
  2522. @item
  2523. @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
  2524. @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
  2525.  
  2526. @item
  2527. Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
  2528. converted into the appropriate multiplication by a power of two.
  2529.  
  2530. @cindex @code{ior}, canonicalization of
  2531. @cindex @code{and}, canonicalization of
  2532. @cindex De Morgan's law
  2533. De`Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
  2534. logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
  2535. operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
  2536.  
  2537. A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
  2538. operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
  2539. for that instruction as
  2540.  
  2541. @example
  2542. (define_insn ""
  2543.   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
  2544.         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
  2545.                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
  2546.   "@dots{}"
  2547.   "@dots{}")
  2548. @end example
  2549.  
  2550. @noindent
  2551. Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
  2552.  
  2553. @example
  2554. (define_insn ""
  2555.   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
  2556.         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
  2557.                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
  2558.   "@dots{}"
  2559.   "@dots{}")
  2560. @end example
  2561.  
  2562. In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
  2563. logically equivalent RTL expressions.
  2564.  
  2565. @cindex @code{xor}, canonicalization of
  2566. @item
  2567. The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
  2568. and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x}) @var{y})}
  2569. and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.@refill
  2570.  
  2571. @item
  2572. The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
  2573. the form
  2574.  
  2575. @example
  2576. (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
  2577. @end example
  2578.  
  2579. @item
  2580. On machines that do not use @code{cc0},
  2581. @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
  2582. @var{x}.@refill
  2583.  
  2584. @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
  2585. @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
  2586. @item
  2587. Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
  2588. will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
  2589. @code{and} or @code{sign_extract} operations.
  2590.  
  2591. @end itemize
  2592.  
  2593. @node Peephole Definitions
  2594. @section Defining Machine-Specific Peephole Optimizers
  2595. @cindex peephole optimizer definitions
  2596. @cindex defining peephole optimizers
  2597. @c the above section title is too long, but i think it looks fine
  2598. @c wrapped around as it is.  causes underfull hbox.  --mew 2feb93
  2599.  
  2600. In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
  2601. definitions of machine-specific peephole optimizations.
  2602.  
  2603. The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
  2604. flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
  2605. sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
  2606. though the second one does not appear to use a register computed in the
  2607. first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
  2608. opportunities.
  2609.  
  2610. @need 1000
  2611. A definition looks like this:
  2612.  
  2613. @smallexample
  2614. (define_peephole
  2615.   [@var{insn-pattern-1}
  2616.    @var{insn-pattern-2}
  2617.    @dots{}]
  2618.   "@var{condition}"
  2619.   "@var{template}"
  2620.   "@var{optional insn-attributes}")
  2621. @end smallexample
  2622.  
  2623. @noindent
  2624. The last string operand may be omitted if you are not using any
  2625. machine-specific information in this machine description.  If present,
  2626. it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
  2627.  
  2628. In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
  2629. consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
  2630. @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
  2631. the next, and so on.@refill
  2632.  
  2633. Each of the insns matched by a peephole must also match a
  2634. @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
  2635. before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
  2636. would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
  2637. generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
  2638. stages.
  2639.  
  2640. The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
  2641. @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
  2642. usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
  2643. definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
  2644. using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
  2645. other.
  2646.  
  2647. The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
  2648. any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
  2649. be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
  2650. to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
  2651. but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
  2652.  
  2653. It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
  2654. you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
  2655. previously tested.
  2656.  
  2657. Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
  2658. checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
  2659. perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
  2660. @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
  2661. optimization is applied to every sequence of insns that matches the
  2662. patterns.
  2663.  
  2664. The defined peephole optimizations are applied after register allocation
  2665. is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
  2666. operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
  2667. the operands.
  2668.  
  2669. @findex prev_nonnote_insn
  2670. The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
  2671. @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
  2672. @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
  2673. to refer to the last of the insns being matched; use
  2674. @code{prev_nonnote_insn} to find the preceding insns.
  2675.  
  2676. @findex dead_or_set_p
  2677. When optimizing computations with intermediate results, you can use
  2678. @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
  2679. elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
  2680. @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
  2681. to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
  2682. with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
  2683. value (from @code{operands[@var{i}]}).@refill
  2684.  
  2685. Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
  2686. new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
  2687. for this combined insn.  It works exactly like the template of a
  2688. @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
  2689. used in matching the original sequence of insns.
  2690.  
  2691. The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
  2692. the insn patterns in the machine description; it does not even have an
  2693. opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
  2694. as the insn pattern to control how the insn is output.
  2695.  
  2696. Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
  2697. so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
  2698.  
  2699. Here is an example, taken from the 68000 machine description:
  2700.  
  2701. @smallexample
  2702. (define_peephole
  2703.   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
  2704.    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
  2705.         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
  2706.   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
  2707.   "*
  2708. @{
  2709.   rtx xoperands[2];
  2710.   xoperands[1] = gen_rtx (REG, SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
  2711. #ifdef MOTOROLA
  2712.   output_asm_insn (\"move.l %1,(sp)\", xoperands);
  2713.   output_asm_insn (\"move.l %1,-(sp)\", operands);
  2714.   return \"fmove.d (sp)+,%0\";
  2715. #else
  2716.   output_asm_insn (\"movel %1,sp@@\", xoperands);
  2717.   output_asm_insn (\"movel %1,sp@@-\", operands);
  2718.   return \"fmoved sp@@+,%0\";
  2719. #endif
  2720. @}
  2721. ")
  2722. @end smallexample
  2723.  
  2724. @need 1000
  2725. The effect of this optimization is to change
  2726.  
  2727. @smallexample
  2728. @group
  2729. jbsr _foobar
  2730. addql #4,sp
  2731. movel d1,sp@@-
  2732. movel d0,sp@@-
  2733. fmoved sp@@+,fp0
  2734. @end group
  2735. @end smallexample
  2736.  
  2737. @noindent
  2738. into
  2739.  
  2740. @smallexample
  2741. @group
  2742. jbsr _foobar
  2743. movel d1,sp@@
  2744. movel d0,sp@@-
  2745. fmoved sp@@+,fp0
  2746. @end group
  2747. @end smallexample
  2748.  
  2749. @ignore
  2750. @findex CC_REVERSED
  2751. If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
  2752. take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
  2753. condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
  2754. automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
  2755. situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
  2756. peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
  2757. that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
  2758. and in this C code check the condition code status flags and change the
  2759. assembler code as appropriate.
  2760. @end ignore
  2761.  
  2762. @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
  2763. operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
  2764. second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
  2765. enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
  2766. action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
  2767. when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
  2768. implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
  2769. write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
  2770. @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
  2771.  
  2772. @smallexample
  2773. (define_insn "divmodsi4"
  2774.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
  2775.         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  2776.                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
  2777.    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
  2778.         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
  2779.   "TARGET_68020"
  2780.   "divsl%.l %2,%3:%0")
  2781. @end smallexample
  2782.  
  2783. @noindent
  2784. then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
  2785.  
  2786. @smallexample
  2787. (define_peephole
  2788.   [@dots{}
  2789.    (parallel
  2790.     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
  2791.           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  2792.                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
  2793.      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
  2794.           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
  2795.    @dots{}]
  2796.   @dots{})
  2797. @end smallexample
  2798.  
  2799. @node Expander Definitions
  2800. @section Defining RTL Sequences for Code Generation
  2801. @cindex expander definitions
  2802. @cindex code generation RTL sequences
  2803. @cindex defining RTL sequences for code generation
  2804.  
  2805. On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
  2806. cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
  2807. represent them.  For these target machines, you can write a
  2808. @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL.
  2809.  
  2810. @findex define_expand
  2811. A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
  2812. @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
  2813. only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
  2814.  
  2815. A @code{define_expand} RTX has four operands:
  2816.  
  2817. @itemize @bullet
  2818. @item
  2819. The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
  2820. use for it is to refer to it by name.
  2821.  
  2822. @findex define_peephole
  2823. @item
  2824. The RTL template.  This is just like the RTL template for a
  2825. @code{define_peephole} in that it is a vector of RTL expressions
  2826. each being one insn.
  2827.  
  2828. @item
  2829. The condition, a string containing a C expression.  This expression is
  2830. used to express how the availability of this pattern depends on
  2831. subclasses of target machine, selected by command-line options when
  2832. GNU CC is run.  This is just like the condition of a
  2833. @code{define_insn} that has a standard name.
  2834.  
  2835. @item
  2836. The preparation statements, a string containing zero or more C
  2837. statements which are to be executed before RTL code is generated from
  2838. the RTL template.
  2839.  
  2840. Usually these statements prepare temporary registers for use as
  2841. internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
  2842. insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
  2843. Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
  2844. @end itemize
  2845.  
  2846. Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
  2847. @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
  2848. will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
  2849. it.
  2850.  
  2851. The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
  2852. also describes the operands that need to be specified when this pattern
  2853. is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
  2854.  
  2855. A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
  2856. the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
  2857. occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
  2858. predicate into the tables that record such things.  GNU CC uses the
  2859. information to preload the operand into a register if that is required for
  2860. valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
  2861. references should use @code{match_dup}.
  2862.  
  2863. The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
  2864. temporary registers or labels used only within the sequence made by the
  2865. @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
  2866. template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
  2867. values of the internal operands are not passed in as arguments by the
  2868. compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
  2869. within the pattern, in the preparation statements.  These statements
  2870. compute the values and store them into the appropriate elements of
  2871. @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
  2872.  
  2873. There are two special macros defined for use in the preparation statements:
  2874. @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
  2875. as a statement.
  2876.  
  2877. @table @code
  2878.  
  2879. @findex DONE
  2880. @item DONE
  2881. Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
  2882. only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
  2883. those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
  2884. preparation statements; the RTL template will not be generated.
  2885.  
  2886. @findex FAIL
  2887. @item FAIL
  2888. Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
  2889. that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
  2890. compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
  2891.  
  2892. Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
  2893. shifting, etc.) and bitfield (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
  2894. operations.
  2895. @end table
  2896.  
  2897. Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
  2898.  
  2899. @c i'm not sure if the grouping i did is correct, but it *has* to be
  2900. @c better than what had happened there...  --mew 2feb93
  2901. @smallexample
  2902. @group
  2903. (define_expand "ashlsi3"
  2904.   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
  2905.         (ashift:SI
  2906.           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
  2907.           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
  2908.   ""
  2909.   "
  2910. @end group
  2911. @end smallexample
  2912.  
  2913. @smallexample
  2914. @group
  2915. @{
  2916.   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
  2917.       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
  2918.     FAIL;
  2919. @}")
  2920. @end group
  2921. @end smallexample
  2922.  
  2923. @noindent
  2924. This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
  2925. for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
  2926. fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
  2927. the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
  2928. library call).
  2929.  
  2930. If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
  2931. patterns with names, then it would be possible to use a
  2932. @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
  2933. on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
  2934.  
  2935. @smallexample
  2936. (define_expand "zero_extendhisi2"
  2937.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
  2938.         (const_int 0))
  2939.    (set (strict_low_part
  2940.           (subreg:HI
  2941.             (match_dup 0)
  2942.             0))
  2943.         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
  2944.   ""
  2945.   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
  2946. @end smallexample
  2947.  
  2948. @noindent
  2949. @findex make_safe_from
  2950. Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
  2951. and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
  2952. is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
  2953. operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
  2954. function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
  2955. temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
  2956. by emitting another RTL insn.
  2957.  
  2958. Finally, a third example shows the use of an internal operand.
  2959. Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
  2960. against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
  2961. @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
  2962. on this machine.  So it must be copied into a register with
  2963. @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
  2964.  
  2965. @smallexample
  2966. (define_expand "zero_extendhisi2"
  2967.   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
  2968.         (and:SI (subreg:SI
  2969.                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
  2970.                   0)
  2971.                 (match_dup 2)))]
  2972.   ""
  2973.   "operands[2]
  2974.      = force_reg (SImode, gen_rtx (CONST_INT,
  2975.                                    VOIDmode, 65535)); ")
  2976. @end smallexample
  2977.  
  2978. @strong{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
  2979. standard binary or unary arithmetic operation or a bitfield operation,
  2980. then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
  2981. @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
  2982. @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
  2983. at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
  2984. itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
  2985. in the compiler.@refill
  2986.  
  2987. @node Insn Splitting
  2988. @section Splitting Instructions into Multiple Instructions
  2989. @cindex insn splitting
  2990. @cindex instruction splitting
  2991. @cindex splitting instructions
  2992.  
  2993. There are two cases where you should specify how to split a pattern into
  2994. multiple insns.  On machines that have instructions requiring delay
  2995. slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose output is
  2996. not available for multiple cycles (@pxref{Function Units}), the compiler
  2997. phases that optimize these cases need to be able to move insns into
  2998. one-cycle delay slots.  However, some insns may generate more than one
  2999. machine instruction.  These insns cannot be placed into a delay slot.
  3000.  
  3001. Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
  3002. each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
  3003. doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
  3004. more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
  3005. suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
  3006. reason to believe that it might improve instruction or delay slot
  3007. scheduling.
  3008.  
  3009. The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
  3010. merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
  3011. some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
  3012. the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
  3013. break the complex pattern into two patterns by splitting out some
  3014. subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
  3015. addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
  3016. split the addition into two insns is machine-dependent.
  3017.  
  3018. @cindex define_split
  3019. The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
  3020. complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
  3021.  
  3022. @smallexample
  3023. (define_split
  3024.   [@var{insn-pattern}]
  3025.   "@var{condition}"
  3026.   [@var{new-insn-pattern-1}
  3027.    @var{new-insn-pattern-2}
  3028.    @dots{}]
  3029.   "@var{preparation statements}")
  3030. @end smallexample
  3031.  
  3032. @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
  3033. @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
  3034. @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
  3035. satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
  3036. with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
  3037. @var{new-insn-pattern-2}, etc.
  3038.  
  3039. The @var{preparation statements} are similar to those statements that
  3040. are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
  3041. and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
  3042. generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
  3043. those in @code{define_expand}, however, these statements must not
  3044. generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
  3045. must not allocate any space in the stack frame.
  3046. @c above is overfull; make it "... for *the XXX* @code{define_expand}".
  3047. @c but what is XXX?  --mew 2feb93  --changed it a bit, see if it works
  3048. @c now.  --mew 9feb93
  3049.  
  3050. Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
  3051. circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
  3052. or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
  3053. that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
  3054. @code{reload_completed} is non-zero, is known to satisfy the constraints
  3055. of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
  3056. also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
  3057. @code{reload_completed} is non-zero, must also satisfy the constraints
  3058. of those definitions.
  3059.  
  3060. As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
  3061. example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
  3062. @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
  3063.  
  3064. @smallexample
  3065. (define_split
  3066.   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
  3067.         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
  3068.   ""
  3069.   [(set (match_dup 0)
  3070.         (ashift:SI (match_dup 1)
  3071.                    (const_int 16)))
  3072.    (set (match_dup 0)
  3073.         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
  3074.                      (const_int 16)))]
  3075.   "
  3076. @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
  3077. @end smallexample
  3078.  
  3079. When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
  3080. case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
  3081. The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
  3082. and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
  3083. followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
  3084. register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
  3085. patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
  3086. @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
  3087. @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
  3088. @code{define_split} that will never produce insns that match).
  3089.  
  3090. Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
  3091. @file{rs6000.md}:
  3092.  
  3093. @smallexample
  3094. (define_split
  3095.   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
  3096.         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
  3097.                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
  3098.   ""
  3099.   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
  3100.    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
  3101. "
  3102. @{
  3103.   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
  3104.   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
  3105.  
  3106.   if (low & 0x8000)
  3107.     high++, low |= 0xffff0000;
  3108.  
  3109.   operands[3] = gen_rtx (CONST_INT, VOIDmode, high << 16);
  3110.   operands[4] = gen_rtx (CONST_INT, VOIDmode, low);
  3111. @}")
  3112. @end smallexample
  3113.  
  3114. Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
  3115. @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
  3116. insn.  Write the add with the smaller displacement is written so that it
  3117. can be substituted into the address of a subsequent operation.
  3118.  
  3119. An example that uses a scratch register, from the same file, generates
  3120. an equality comparison of a register and a large constant:
  3121.  
  3122. @smallexample
  3123. (define_split
  3124.   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
  3125.         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
  3126.                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
  3127.    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
  3128.   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
  3129.    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
  3130.        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
  3131.   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
  3132.    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
  3133.   "
  3134. @{
  3135.   /* Get the constant we are comparing against, C, and see what it 
  3136.      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant 
  3137.      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.  */
  3138.  
  3139.   int c = INTVAL (operands[2]);
  3140.   int sextc = (c << 16) >> 16;
  3141.   int xorv = c ^ sextc;
  3142.  
  3143.   operands[4] = gen_rtx (CONST_INT, VOIDmode, xorv);
  3144.   operands[5] = gen_rtx (CONST_INT, VOIDmode, sextc);
  3145. @}")
  3146. @end smallexample
  3147.  
  3148. To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
  3149. accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
  3150. insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
  3151. definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
  3152. are not valid.
  3153.  
  3154. @node Insn Attributes
  3155. @section Instruction Attributes
  3156. @cindex insn attributes
  3157. @cindex instruction attributes
  3158.  
  3159. In addition to describing the instruction supported by the target machine,
  3160. the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
  3161. values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
  3162. One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
  3163. condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
  3164. to track the condition codes.
  3165.  
  3166. @menu
  3167. * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
  3168. * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
  3169. * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
  3170. * Attr Example::        An example of assigning attributes.
  3171. * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
  3172. * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
  3173. * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
  3174. * Function Units::      Specifying information for insn scheduling.
  3175. @end menu
  3176.  
  3177. @node Defining Attributes
  3178. @subsection Defining Attributes and their Values
  3179. @cindex defining attributes and their values
  3180. @cindex attributes, defining
  3181.  
  3182. @findex define_attr
  3183. The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
  3184. by the target machine.  It looks like:
  3185.  
  3186. @smallexample
  3187. (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
  3188. @end smallexample
  3189.  
  3190. @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
  3191.  
  3192. @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
  3193. list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
  3194. indicate that the attribute takes numeric values.
  3195.  
  3196. @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
  3197. attribute for insns that match patterns whose definition does not include
  3198. an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
  3199. information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
  3200. for information on attributes that do not depend on any particular insn.
  3201.  
  3202. @findex insn-attr.h
  3203. For each defined attribute, a number of definitions are written to the
  3204. @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
  3205. specified for an attribute, the following are defined:
  3206.  
  3207. @itemize @bullet
  3208. @item
  3209. A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
  3210.  
  3211. @item
  3212. An enumeral class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
  3213. elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
  3214. the attribute name and value are first converted to upper case.
  3215.  
  3216. @item
  3217. A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
  3218. returns the attribute value for that insn.
  3219. @end itemize
  3220.  
  3221. For example, if the following is present in the @file{md} file:
  3222.  
  3223. @smallexample
  3224. (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
  3225. @end smallexample
  3226.  
  3227. @noindent
  3228. the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
  3229.  
  3230. @smallexample
  3231. #define HAVE_ATTR_type
  3232. enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
  3233.                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
  3234. extern enum attr_type get_attr_type ();
  3235. @end smallexample
  3236.  
  3237. If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
  3238. defined and the function to obtain the attribute's value will return
  3239. @code{int}.
  3240.  
  3241. @node Expressions
  3242. @subsection Attribute Expressions
  3243. @cindex attribute expressions
  3244.  
  3245. RTL expressions used to define attributes use the codes described above
  3246. plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below. 
  3247. Attribute value expressions must have one of the following forms:
  3248.  
  3249. @table @code
  3250. @cindex @code{const_int} and attributes
  3251. @item (const_int @var{i})
  3252. The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
  3253. must be non-negative.
  3254.  
  3255. The value of a numeric attribute can be specified either with a
  3256. @code{const_int} or as an integer represented as a string in
  3257. @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), and @code{set_attr}
  3258. (@pxref{Tagging Insns}) expressions.
  3259.  
  3260. @cindex @code{const_string} and attributes
  3261. @item (const_string @var{value})
  3262. The string @var{value} specifies a constant attribute value.
  3263. If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
  3264. the attribute is to be used for the insn containing this expression.
  3265. @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
  3266. of a @code{define_attr}.@refill
  3267.  
  3268. If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
  3269. must be a string containing a non-negative integer (normally
  3270. @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
  3271. contain one of the valid values for the attribute.
  3272.  
  3273. @cindex @code{if_then_else} and attributes
  3274. @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
  3275. @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
  3276. The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
  3277. otherwise it is @var{false-value}.
  3278.  
  3279. @cindex @code{cond} and attributes
  3280. @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
  3281. The first operand of this expression is a vector containing an even
  3282. number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
  3283. expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
  3284. @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
  3285. none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
  3286. expression is that of the @var{default} expression.
  3287. @end table
  3288.  
  3289. @var{test} expressions can have one of the following forms:
  3290.  
  3291. @table @code
  3292. @cindex @code{const_int} and attribute tests
  3293. @item (const_int @var{i})
  3294. This test is true if @var{i} is non-zero and false otherwise.
  3295.  
  3296. @cindex @code{not} and attributes
  3297. @cindex @code{ior} and attributes
  3298. @cindex @code{and} and attributes
  3299. @item (not @var{test})
  3300. @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
  3301. @itemx (and @var{test1} @var{test2})
  3302. These tests are true if the indicated logical function is true.
  3303.  
  3304. @cindex @code{match_operand} and attributes
  3305. @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
  3306. This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
  3307. is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
  3308. if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
  3309. @var{pred} returns a non-zero value when passed operand @var{n} and mode
  3310. @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
  3311. string).
  3312.  
  3313. The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
  3314.  
  3315. @cindex @code{le} and attributes
  3316. @cindex @code{leu} and attributes
  3317. @cindex @code{lt} and attributes
  3318. @cindex @code{gt} and attributes
  3319. @cindex @code{gtu} and attributes
  3320. @cindex @code{ge} and attributes
  3321. @cindex @code{geu} and attributes
  3322. @cindex @code{ne} and attributes
  3323. @cindex @code{eq} and attributes
  3324. @cindex @code{plus} and attributes
  3325. @cindex @code{minus} and attributes
  3326. @cindex @code{mult} and attributes
  3327. @cindex @code{div} and attributes
  3328. @cindex @code{mod} and attributes
  3329. @cindex @code{abs} and attributes
  3330. @cindex @code{neg} and attributes
  3331. @cindex @code{lshift} and attributes
  3332. @cindex @code{ashift} and attributes
  3333. @cindex @code{lshiftrt} and attributes
  3334. @cindex @code{ashiftrt} and attributes
  3335. @item (le @var{arith1} @var{arith2})
  3336. @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
  3337. @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
  3338. @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
  3339. @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
  3340. @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
  3341. @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
  3342. @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
  3343. @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
  3344. @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
  3345. These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
  3346. expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
  3347. @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
  3348. @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
  3349. @code{lshift}, @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt}
  3350. expressions.@refill
  3351.  
  3352. @findex get_attr
  3353. @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
  3354. Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
  3355. denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
  3356. @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
  3357. variable.@refill
  3358.  
  3359. @findex eq_attr
  3360. @item (eq_attr @var{name} @var{value})
  3361. @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
  3362.  
  3363. @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
  3364. @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
  3365. value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
  3366. test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
  3367. insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
  3368. with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
  3369. @emph{not} in the specified list.
  3370.  
  3371. For example,
  3372.  
  3373. @smallexample
  3374. (eq_attr "type" "load,store")
  3375. @end smallexample
  3376.  
  3377. @noindent
  3378. is equivalent to
  3379.  
  3380. @smallexample
  3381. (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
  3382. @end smallexample
  3383.  
  3384. If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
  3385. value of the compiler variable @code{which_alternative}
  3386. (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
  3387. example,@refill
  3388.  
  3389. @smallexample
  3390. (eq_attr "alternative" "2,3")
  3391. @end smallexample
  3392.  
  3393. @noindent
  3394. is equivalent to
  3395.  
  3396. @smallexample
  3397. (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
  3398.      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
  3399. @end smallexample
  3400.  
  3401. Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
  3402. where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
  3403. a particular pattern.  This is by far the most common case.@refill
  3404.  
  3405. @findex attr_flag
  3406. @item (attr_flag @var{name})
  3407. The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
  3408. specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
  3409. scheduled.
  3410.  
  3411. @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
  3412. Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
  3413. direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely}, 
  3414. @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine 
  3415. if a conditional branch is expected to be taken.
  3416.  
  3417. If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also 
  3418. true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
  3419.  
  3420. This example describes a conditional branch delay slot which
  3421. can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or 
  3422. for backward branches which are not taken (annul-false).  
  3423.  
  3424. @smallexample
  3425. (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
  3426.   [(eq_attr "in_branch_delay" "true") 
  3427.    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true") 
  3428.         (attr_flag "forward"))
  3429.    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
  3430.         (attr_flag "backward"))])
  3431. @end smallexample
  3432.  
  3433. The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
  3434. @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
  3435.  
  3436. The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the 
  3437. @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.  The 
  3438. The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
  3439. @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
  3440.  
  3441. @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no 
  3442. meaning to other passes of the compiler.
  3443. @end table
  3444.  
  3445. @node Tagging Insns
  3446. @subsection Assigning Attribute Values to Insns
  3447. @cindex tagging insns
  3448. @cindex assigning attribute values to insns
  3449.  
  3450. The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
  3451. which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
  3452. generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
  3453. have an optional last argument to specify the values of attributes for
  3454. matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
  3455. insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
  3456. @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
  3457. permits the specification of the values for only one or two attributes
  3458. in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
  3459. next section.@refill
  3460.  
  3461. The optional last argument of @code{define_insn} and
  3462. @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
  3463. the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
  3464. attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
  3465. @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
  3466. second operand of the @code{set} is an attribute expression
  3467. (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.@refill
  3468.  
  3469. When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
  3470. (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
  3471. insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
  3472. allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
  3473. each alternative.
  3474.  
  3475. @findex set_attr
  3476. When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
  3477. the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
  3478. specifying a string giving either a single attribute value or a list
  3479. of attribute values, one for each alternative.
  3480.  
  3481. The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
  3482. @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
  3483.  
  3484. @table @code
  3485. @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
  3486. @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
  3487. or a string containing a comma-separated list giving the values for
  3488. succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
  3489. of alternatives in the constraint of the insn pattern.
  3490.  
  3491. Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
  3492. which case the attribute will assume its default value for insns matching
  3493. that alternative.
  3494.  
  3495. @findex set_attr_alternative
  3496. @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
  3497. Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
  3498. specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
  3499. tests on the @samp{alternative} attribute.
  3500.  
  3501. @findex attr
  3502. @item (set (attr @var{name}) @var{value})
  3503. The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
  3504. @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
  3505. attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
  3506. @end table
  3507.  
  3508. The following shows three different ways of representing the same
  3509. attribute value specification:
  3510.  
  3511. @smallexample
  3512. (set_attr "type" "load,store,arith")
  3513.  
  3514. (set_attr_alternative "type"
  3515.                       [(const_string "load") (const_string "store")
  3516.                        (const_string "arith")])
  3517.  
  3518. (set (attr "type")
  3519.      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
  3520.             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
  3521.            (const_string "arith")))
  3522. @end smallexample
  3523.  
  3524. @need 1000
  3525. @findex define_asm_attributes
  3526. The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
  3527. specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
  3528. statement.  It has the form:
  3529.  
  3530. @smallexample
  3531. (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
  3532. @end smallexample
  3533.  
  3534. @noindent
  3535. where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
  3536. @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
  3537.  
  3538. These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
  3539. example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
  3540.  
  3541. A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  To
  3542. compute the length of an @code{asm} insn, multiply the length specified
  3543. in the expression @code{define_asm_attributes} by the number of machine
  3544. instructions specified in the @code{asm} statement, determined by
  3545. counting the number of semicolons and newlines in the string.
  3546. Therefore, the value of the @code{length} attribute specified in a
  3547. @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length of a
  3548. single machine instruction.
  3549. @c i redid the above because of overfull hbox, it's not as good; any
  3550. @c ideas would be welcomed.  --mew 4feb93
  3551.  
  3552. @node Attr Example
  3553. @subsection Example of Attribute Specifications
  3554. @cindex attribute specifications example
  3555. @cindex attribute specifications
  3556.  
  3557. The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
  3558. insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
  3559. attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
  3560. value.  This attribute is normally used only to define the default value
  3561. for other attributes.  An example will clarify this usage.
  3562.  
  3563. Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
  3564. full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
  3565. can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
  3566. operations, floating point operations, and branches.
  3567.  
  3568. Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
  3569. the condition code and will limit ourselves to the following possible
  3570. effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
  3571. be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
  3572. changed if the item previously set into the condition code has been
  3573. modified.
  3574.  
  3575. Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
  3576.  
  3577. @smallexample
  3578. (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
  3579.  
  3580. (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
  3581.              (cond [(eq_attr "type" "load")
  3582.                         (const_string "change0")
  3583.                     (eq_attr "type" "store,branch")
  3584.                         (const_string "unchanged")
  3585.                     (eq_attr "type" "arith")
  3586.                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
  3587.                                       (const_string "set")
  3588.                                       (const_string "clobber"))]
  3589.                    (const_string "clobber")))
  3590.  
  3591. (define_insn ""
  3592.   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
  3593.         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
  3594.   ""
  3595.   "@@
  3596.    move %0,%1
  3597.    load %0,%1
  3598.    store %0,%1"
  3599.   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
  3600. @end smallexample
  3601.  
  3602. Note that we assume in the above example that arithmetic operations
  3603. performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
  3604. code since they will set the condition code to a value corresponding to the
  3605. full-word result.
  3606.  
  3607. @node Insn Lengths
  3608. @subsection Computing the Length of an Insn
  3609. @cindex insn lengths, computing
  3610. @cindex computing the length of an insn
  3611.  
  3612. For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
  3613. for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
  3614. will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
  3615. cannot do so, GCC can when a special attribute, the @samp{length}
  3616. attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
  3617. values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
  3618.  
  3619. In the case of the @samp{length} attribute, two additional forms of
  3620. arithmetic terms are allowed in test expressions:
  3621.  
  3622. @table @code
  3623. @cindex @code{match_dup} and attributes
  3624. @item (match_dup @var{n})
  3625. This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
  3626. must be a @code{label_ref}.
  3627.  
  3628. @cindex @code{pc} and attributes
  3629. @item (pc)
  3630. This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
  3631. been more consistent with other usage to make this the address of the
  3632. @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the 
  3633. current insn is to be computed.
  3634. @end table
  3635.  
  3636. @cindex @code{addr_vec}, length of
  3637. @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
  3638. For normal insns, the length will be determined by value of the
  3639. @samp{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
  3640. @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length will be computed as
  3641. the number of vectors multiplied by the size of each vector.@refill
  3642.  
  3643. The following macros can be used to refine the length computation:
  3644.  
  3645. @table @code
  3646. @findex FIRST_INSN_ADDRESS
  3647. @item FIRST_INSN_ADDRESS
  3648. When the @code{length} insn attribute is used, this macro specifies the
  3649. value to be assigned to the address of the first insn in a function.  If
  3650. not specified, 0 is used.
  3651.  
  3652. @findex ADJUST_INSN_LENGTH
  3653. @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
  3654. If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
  3655. function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
  3656. that contains the initially computed length of the insn and should be
  3657. updated with the correct length of the insn.  If updating is required,
  3658. @var{insn} must not be a varying-length insn.
  3659.  
  3660. This macro will normally not be required.  A case in which it is
  3661. required is the ROMP.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
  3662. insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
  3663. may be required.
  3664. @end table
  3665.  
  3666. @findex get_attr_length
  3667. The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
  3668. @code{length} attribute) can be used by the output routine to
  3669. determine the form of the branch instruction to be written, as the
  3670. example below illustrates.
  3671.  
  3672. As an example of the specification of variable-length branches, consider
  3673. the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
  3674. the starting address of a function, we can jump to labels within 4K of
  3675. the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
  3676. sequence to load the address from memory and then branch to it.
  3677.  
  3678. On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
  3679. as follows:
  3680.  
  3681. @smallexample
  3682. (define_insn "jump"
  3683.   [(set (pc)
  3684.         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
  3685.   ""
  3686.   "*
  3687. @{
  3688.    return (get_attr_length (insn) == 4
  3689.            ? \"b %l0\" : \"l r15,=a(%l0); br r15\");
  3690. @}"
  3691.   [(set (attr "length") (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
  3692.                                       (const_int 4)
  3693.                                       (const_int 6)))])
  3694. @end smallexample
  3695.  
  3696. @node Constant Attributes
  3697. @subsection Constant Attributes
  3698. @cindex constant attributes
  3699.  
  3700. A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
  3701. default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
  3702. is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
  3703. used to specify which variety of processor is used.  For example,
  3704.  
  3705. @smallexample
  3706. (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
  3707.  (const
  3708.   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
  3709.          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
  3710.         (const_string "m88000"))))
  3711.  
  3712. (define_attr "memory" "fast,slow"
  3713.  (const
  3714.   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
  3715.                 (const_string "fast")
  3716.                 (const_string "slow"))))
  3717. @end smallexample
  3718.  
  3719. The routine generated for constant attributes has no parameters as it
  3720. does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
  3721. the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
  3722. but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
  3723. forms involving insn attributes.
  3724.  
  3725. @node Delay Slots
  3726. @subsection Delay Slot Scheduling
  3727. @cindex delay slots, defining
  3728.  
  3729. The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
  3730. delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
  3731. require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
  3732. after the instruction are executed as if they were located before it.
  3733. Classic examples are branch and call instructions, which often execute
  3734. the following instruction before the branch or call is performed.
  3735.  
  3736. On some machines, conditional branch instructions can optionally
  3737. @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
  3738. instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
  3739. instructions that annul if the branch is true and instructions that
  3740. annul if the branch is false are supported.
  3741.   
  3742. Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
  3743. determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
  3744. on the type of instruction being generated, not on data flow between the
  3745. instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
  3746. instruction scheduling.
  3747.  
  3748. @findex define_delay
  3749. The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
  3750. via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
  3751.  
  3752. @smallexample
  3753. (define_delay @var{test}
  3754.               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
  3755.                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
  3756.                @dots{}])
  3757. @end smallexample
  3758.  
  3759. @var{test} is an attribute test that indicates whether this
  3760. @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
  3761. required delay slots is determined by the length of the vector specified
  3762. as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
  3763. satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
  3764. attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
  3765. is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
  3766. delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
  3767. supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.@refill
  3768.  
  3769. For example, in the common case where branch and call insns require
  3770. a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
  3771. call, the following would be placed in the @file{md} file:
  3772.  
  3773. @smallexample
  3774. (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
  3775.               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
  3776. @end smallexample
  3777.  
  3778. Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
  3779. case, each such expression specifies different delay slot requirements
  3780. and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
  3781. expressions are both true.
  3782.  
  3783. For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
  3784. but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
  3785. and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
  3786. branch is true, we might represent this as follows:
  3787.  
  3788. @smallexample
  3789. (define_delay (eq_attr "type" "branch")
  3790.    [(eq_attr "type" "!branch,call")
  3791.     (eq_attr "type" "!branch,call")
  3792.     (nil)])
  3793.  
  3794. (define_delay (eq_attr "type" "call")
  3795.               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
  3796.                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
  3797. @end smallexample
  3798. @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
  3799.  
  3800. @node Function Units
  3801. @subsection Specifying Function Units
  3802. @cindex function units, for scheduling
  3803.  
  3804. On most RISC machines, there are instructions whose results are not
  3805. available for a specific number of cycles.  Common cases are instructions
  3806. that load data from memory.  On many machines, a pipeline stall will result
  3807. if the data is referenced too soon after the load instruction.
  3808.  
  3809. In addition, many newer microprocessors have multiple function units, usually
  3810. one for integer and one for floating point, and often will incur pipeline
  3811. stalls when a result that is needed is not yet ready.
  3812.  
  3813. The descriptions in this section allow the specification of how much
  3814. time must elapse between the execution of an instruction and the time
  3815. when its result is used.  It also allows specification of when the
  3816. execution of an instruction will delay execution of similar instructions
  3817. due to function unit conflicts.
  3818.  
  3819. For the purposes of the specifications in this section, a machine is
  3820. divided into @dfn{function units}, each of which execute a specific
  3821. class of instructions in first-in-first-out order.  Function units that
  3822. accept one instruction each cycle and allow a result to be used in the
  3823. succeeding instruction (usually via forwarding) need not be specified.
  3824. Classic RISC microprocessors will normally have a single function unit,
  3825. which we can call @samp{memory}.  The newer ``superscalar'' processors
  3826. will often have function units for floating point operations, usually at
  3827. least a floating point adder and multiplier.
  3828.  
  3829. @findex define_function_unit
  3830. Each usage of a function units by a class of insns is specified with a
  3831. @code{define_function_unit} expression, which looks like this:
  3832.  
  3833. @smallexample
  3834. (define_function_unit @var{name} @var{multiplicity} @var{simultaneity}
  3835.                       @var{test} @var{ready-delay} @var{issue-delay}
  3836.                      [@var{conflict-list}])
  3837. @end smallexample
  3838.  
  3839. @var{name} is a string giving the name of the function unit.
  3840.  
  3841. @var{multiplicity} is an integer specifying the number of identical
  3842. units in the processor.  If more than one unit is specified, they will
  3843. be scheduled independently.  Only truly independent units should be
  3844. counted; a pipelined unit should be specified as a single unit.  (The
  3845. only common example of a machine that has multiple function units for a
  3846. single instruction class that are truly independent and not pipelined
  3847. are the two multiply and two increment units of the CDC 6600.)
  3848.  
  3849. @var{simultaneity} specifies the maximum number of insns that can be
  3850. executing in each instance of the function unit simultaneously or zero
  3851. if the unit is pipelined and has no limit.
  3852.  
  3853. All @code{define_function_unit} definitions referring to function unit
  3854. @var{name} must have the same name and values for @var{multiplicity} and
  3855. @var{simultaneity}.
  3856.  
  3857. @var{test} is an attribute test that selects the insns we are describing
  3858. in this definition.  Note that an insn may use more than one function
  3859. unit and a function unit may be specified in more than one
  3860. @code{define_function_unit}.
  3861.  
  3862. @var{ready-delay} is an integer that specifies the number of cycles
  3863. after which the result of the instruction can be used without
  3864. introducing any stalls.
  3865.  
  3866. @var{issue-delay} is an integer that specifies the number of cycles
  3867. after the instruction matching the @var{test} expression begins using
  3868. this unit until a subsequent instruction can begin.  A cost of @var{N}
  3869. indicates an @var{N-1} cycle delay.  A subsequent instruction may also
  3870. be delayed if an earlier instruction has a longer @var{ready-delay}
  3871. value.  This blocking effect is computed using the @var{simultaneity},
  3872. @var{ready-delay}, @var{issue-delay}, and @var{conflict-list} terms.
  3873. For a normal non-pipelined function unit, @var{simultaneity} is one, the
  3874. unit is taken to block for the @var{ready-delay} cycles of the executing
  3875. insn, and smaller values of @var{issue-delay} are ignored.
  3876.  
  3877. @var{conflict-list} is an optional list giving detailed conflict costs
  3878. for this unit.  If specified, it is a list of condition test expressions
  3879. to be applied to insns chosen to execute in @var{name} following the
  3880. particular insn matching @var{test} that is already executing in
  3881. @var{name}.  For each insn in the list, @var{issue-delay} specifies the
  3882. conflict cost; for insns not in the list, the cost is zero.  If not
  3883. specified, @var{conflict-list} defaults to all instructions that use the
  3884. function unit.
  3885.  
  3886. Typical uses of this vector are where a floating point function unit can
  3887. pipeline either single- or double-precision operations, but not both, or
  3888. where a memory unit can pipeline loads, but not stores, etc.
  3889.  
  3890. As an example, consider a classic RISC machine where the result of a
  3891. load instruction is not available for two cycles (a single ``delay''
  3892. instruction is required) and where only one load instruction can be executed
  3893. simultaneously.  This would be specified as:
  3894.  
  3895. @smallexample
  3896. (define_function_unit "memory" 1 1 (eq_attr "type" "load") 2 0)
  3897. @end smallexample
  3898.  
  3899. For the case of a floating point function unit that can pipeline either
  3900. single or double precision, but not both, the following could be specified:
  3901.  
  3902. @smallexample
  3903. (define_function_unit
  3904.    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "sp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "dp_fp")])
  3905. (define_function_unit
  3906.    "fp" 1 0 (eq_attr "type" "dp_fp") 4 4 [(eq_attr "type" "sp_fp")])
  3907. @end smallexample
  3908.  
  3909. @strong{Note:} The scheduler attempts to avoid function unit conflicts
  3910. and uses all the specifications in the @code{define_function_unit}
  3911. expression.  It has recently come to our attention that these
  3912. specifications may not allow modeling of some of the newer
  3913. ``superscalar'' processors that have insns using multiple pipelined
  3914. units.  These insns will cause a potential conflict for the second unit
  3915. used during their execution and there is no way of representing that
  3916. conflict.  We welcome any examples of how function unit conflicts work
  3917. in such processors and suggestions for their representation.
  3918. @end ifset
  3919.