home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Otherware / Otherware_1_SB_Development.iso / amiga / programm / language / gcc222.lha / info / gcc.info-10 (.txt) < prev    next >
GNU Info File  |  1992-07-19  |  40KB  |  681 lines

  1. This is Info file gcc.info, produced by Makeinfo-1.47 from the input
  2. file gcc.texi.
  3.    This file documents the use and the internals of the GNU compiler.
  4.    Copyright (C) 1988, 1989, 1992 Free Software Foundation, Inc.
  5.    Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
  6. manual provided the copyright notice and this permission notice are
  7. preserved on all copies.
  8.    Permission is granted to copy and distribute modified versions of
  9. this manual under the conditions for verbatim copying, provided also
  10. that the sections entitled "GNU General Public License" and "Boycott"
  11. are included exactly as in the original, and provided that the entire
  12. resulting derived work is distributed under the terms of a permission
  13. notice identical to this one.
  14.    Permission is granted to copy and distribute translations of this
  15. manual into another language, under the above conditions for modified
  16. versions, except that the sections entitled "GNU General Public
  17. License" and "Boycott", and this permission notice, may be included in
  18. translations approved by the Free Software Foundation instead of in the
  19. original English.
  20. File: gcc.info,  Node: RTL Template,  Next: Output Template,  Prev: Example,  Up: Machine Desc
  21. RTL Template for Generating and Recognizing Insns
  22. =================================================
  23.    The RTL template is used to define which insns match the particular
  24. pattern and how to find their operands.  For named patterns, the RTL
  25. template also says how to construct an insn from specified operands.
  26.    Construction involves substituting specified operands into a copy of
  27. the template.  Matching involves determining the values that serve as
  28. the operands in the insn being matched.  Both of these activities are
  29. controlled by special expression types that direct matching and
  30. substitution of the operands.
  31. `(match_operand:M N PREDICATE CONSTRAINT)'
  32.      This expression is a placeholder for operand number N of the insn.
  33.       When constructing an insn, operand number N will be substituted
  34.      at this point.  When matching an insn, whatever appears at this
  35.      position in the insn will be taken as operand number N; but it
  36.      must satisfy PREDICATE or this instruction pattern will not match
  37.      at all.
  38.      Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
  39.      each instruction pattern.  There may be only one `match_operand'
  40.      expression in the pattern for each operand number.  Usually
  41.      operands are numbered in the order of appearance in `match_operand'
  42.      expressions.
  43.      PREDICATE is a string that is the name of a C function that
  44.      accepts two arguments, an expression and a machine mode.  During
  45.      matching, the function will be called with the putative operand as
  46.      the expression and M as the mode argument (if M is not specified,
  47.      `VOIDmode' will be used, which normally causes PREDICATE to accept
  48.      any mode).  If it returns zero, this instruction pattern fails to
  49.      match. PREDICATE may be an empty string; then it means no test is
  50.      to be done on the operand, so anything which occurs in this
  51.      position is valid.
  52.      Most of the time, PREDICATE will reject modes other than M--but
  53.      not always.  For example, the predicate `address_operand' uses M
  54.      as the mode of memory ref that the address should be valid for.
  55.      Many predicates accept `const_int' nodes even though their mode is
  56.      `VOIDmode'.
  57.      CONSTRAINT controls reloading and the choice of the best register
  58.      class to use for a value, as explained later (*note
  59.      Constraints::.).
  60.      People are often unclear on the difference between the constraint
  61.      and the predicate.  The predicate helps decide whether a given
  62.      insn matches the pattern.  The constraint plays no role in this
  63.      decision; instead, it controls various decisions in the case of an
  64.      insn which does match.
  65.      On CISC machines, PREDICATE is most often `"general_operand"'.
  66.      This function checks that the putative operand is either a
  67.      constant, a register or a memory reference, and that it is valid
  68.      for mode M.
  69.      For an operand that must be a register, PREDICATE should be
  70.      `"register_operand"'.  It would be valid to use
  71.      `"general_operand"', since the reload pass would copy any
  72.      non-register operands through registers, but this would make GNU
  73.      CC do extra work, it would prevent invariant operands (such as
  74.      constant) from being removed from loops, and it would prevent the
  75.      register allocator from doing the best possible job.  On RISC
  76.      machines, it is usually most efficient to allow PREDICATE to
  77.      accept only objects that the constraints allow.
  78.      For an operand that must be a constant, either use
  79.      `"immediate_operand"' for PREDICATE, or make the instruction
  80.      pattern's extra condition require a constant, or both.  You cannot
  81.      expect the constraints to do this work!  If the constraints allow
  82.      only constants, but the predicate allows something else, the
  83.      compiler will crash when that case arises.
  84. `(match_scratch:M N CONSTRAINT)'
  85.      This expression is also a placeholder for operand number N and
  86.      indicates that operand must be a `scratch' or `reg' expression.
  87.      When matching patterns, this is completely equivalent to
  88.           (match_operand:M N "scratch_operand" PRED)
  89.      but, when generating RTL, it produces a (`scratch':M) expression.
  90.      If the last few expressions in a `parallel' are `clobber'
  91.      expressions whose operands are either a hard register or
  92.      `match_scratch', the combiner can add them when necessary. *Note
  93.      Side Effects::.
  94. `(match_dup N)'
  95.      This expression is also a placeholder for operand number N. It is
  96.      used when the operand needs to appear more than once in the insn.
  97.      In construction, `match_dup' behaves exactly like `match_operand':
  98.      the operand is substituted into the insn being constructed.  But
  99.      in matching, `match_dup' behaves differently. It assumes that
  100.      operand number N has already been determined by a `match_operand'
  101.      appearing earlier in the recognition template, and it matches only
  102.      an identical-looking expression.
  103. `(match_operator:M N PREDICATE [OPERANDS...])'
  104.      This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
  105.      code.
  106.      When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
  107.      expression code is taken from that of operand N, and whose
  108.      operands are constructed from the patterns OPERANDS.
  109.      When matching an expression, it matches an expression if the
  110.      function PREDICATE returns nonzero on that expression *and* the
  111.      patterns OPERANDS match the operands of the expression.
  112.      Suppose that the function `commutative_operator' is defined as
  113.      follows, to match any expression whose operator is one of the
  114.      commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is MODE:
  115.           int
  116.           commutative_operator (x, mode)
  117.                rtx x;
  118.                enum machine_mode mode;
  119.           {
  120.             enum rtx_code code = GET_CODE (x);
  121.             if (GET_MODE (x) != mode)
  122.               return 0;
  123.             return GET_RTX_CLASS (code) == 'c' || code == EQ || code == NE;
  124.           }
  125.      Then the following pattern will match any RTL expression consisting
  126.      of a commutative operator applied to two general operands:
  127.           (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
  128.             [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
  129.              (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
  130.      Here the vector `[OPERANDS...]' contains two patterns because the
  131.      expressions to be matched all contain two operands.
  132.      When this pattern does match, the two operands of the commutative
  133.      operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is
  134.      done by the two instances of `match_operand'.)  Operand 3 of the
  135.      insn will be the entire commutative expression: use `GET_CODE
  136.      (operands[3])' to see which commutative operator was used.
  137.      The machine mode M of `match_operator' works like that of
  138.      `match_operand': it is passed as the second argument to the
  139.      predicate function, and that function is solely responsible for
  140.      deciding whether the expression to be matched "has" that mode.
  141.      When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will
  142.      specify the operation (i.e. the expression code) for the
  143.      expression to be made.  It should be an RTL expression, whose
  144.      expression code is copied into a new expression whose operands are
  145.      arguments 1 and 2 of the gen-function.  The subexpressions of
  146.      argument 3 are not used; only its expression code matters.
  147.      When `match_operator' is used in a pattern for matching an insn,
  148.      it usually best if the operand number of the `match_operator' is
  149.      higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
  150.      register allocation because the register allocator often looks at
  151.      operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
  152.      There is no way to specify constraints in `match_operator'.  The
  153.      operand of the insn which corresponds to the `match_operator'
  154.      never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
  155.      However, if parts of its OPERANDS are matched by `match_operand'
  156.      patterns, those parts may have constraints of their own.
  157. `(match_parallel N PREDICATE [SUBPAT...])'
  158.      This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
  159.      `parallel' expression with a variable number of elements.  This
  160.      expression should only appear at the top level of an insn pattern.
  161.      When constructing an insn, operand number N will be substituted at
  162.      this point.  When matching an insn, it matches if the body of the
  163.      insn is a `parallel' expression with at least as many elements as
  164.      the vector of SUBPAT expressions in the `match_parallel', if each
  165.      SUBPAT matches the corresponding element of the `parallel', *and*
  166.      the function PREDICATE returns nonzero on the `parallel' that is
  167.      the body of the insn.  It is the responsibility of the predicate
  168.      to validate elements of the `parallel' beyond those listed in the
  169.      `match_parallel'.
  170.      A typical use of `match_parallel' is to match load and store
  171.      multiple expressions, which can contains a variable number of
  172.      elements in a `parallel'.  For example,
  173.           (define_insn ""
  174.             [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
  175.                      [(set (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "=r")
  176.                        (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
  177.                       (use (reg:SI 179))
  178.                       (clobber (reg:SI 179))])]
  179.             ""
  180.             "loadm 0,0,%1,%2")
  181.      This example comes from `a29k.md'.  The function
  182.      `load_multiple_operations' is defined in `a29k.c' and checks that
  183.      subsequent elements in the `parallel' are the same as the `set' in
  184.      the pattern, except that they are referencing subsequent registers
  185.      and memory locations.
  186.      An insn that matches this pattern might look like:
  187.           (parallel [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
  188.                  (use (reg:SI 179))
  189.                  (clobber (reg:SI 179))
  190.                  (set (reg:SI 21) (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100) (const_int 4))))
  191.                  (set (reg:SI 22) (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100) (const_int 8))))])
  192. `(address (match_operand:M N "address_operand" ""))'
  193.      This complex of expressions is a placeholder for an operand number
  194.      N in a "load address" instruction: an operand which specifies a
  195.      memory location in the usual way, but for which the actual operand
  196.      value used is the address of the location, not the contents of the
  197.      location.
  198.      `address' expressions never appear in RTL code, only in machine
  199.      descriptions.  And they are used only in machine descriptions that
  200.      do not use the operand constraint feature.  When operand
  201.      constraints are in use, the letter `p' in the constraint serves
  202.      this purpose.
  203.      M is the machine mode of the *memory location being addressed*,
  204.      not the machine mode of the address itself.  That mode is always
  205.      the same on a given target machine (it is `Pmode', which normally
  206.      is `SImode'), so there is no point in mentioning it; thus, no
  207.      machine mode is written in the `address' expression.  If some day
  208.      support is added for machines in which addresses of different
  209.      kinds of objects appear differently or are used differently (such
  210.      as the PDP-10), different formats would perhaps need different
  211.      machine modes and these modes might be written in the `address'
  212.      expression.
  213. File: gcc.info,  Node: Output Template,  Next: Output Statement,  Prev: RTL Template,  Up: Machine Desc
  214. Output Templates and Operand Substitution
  215. =========================================
  216.    The "output template" is a string which specifies how to output the
  217. assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
  218. fixed string which is output literally.  The character `%' is used to
  219. specify where to substitute an operand; it can also be used to identify
  220. places where different variants of the assembler require different
  221. syntax.
  222.    In the simplest case, a `%' followed by a digit N says to output
  223. operand N at that point in the string.
  224.    `%' followed by a letter and a digit says to output an operand in an
  225. alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings
  226. described below.  The machine description macro `PRINT_OPERAND' can
  227. define additional letters with nonstandard meanings.
  228.    `%cDIGIT' can be used to substitute an operand that is a constant
  229. value without the syntax that normally indicates an immediate operand.
  230.    `%nDIGIT' is like `%cDIGIT' except that the value of the constant is
  231. negated before printing.
  232.    `%aDIGIT' can be used to substitute an operand as if it were a
  233. memory reference, with the actual operand treated as the address.  This
  234. may be useful when outputting a "load address" instruction, because
  235. often the assembler syntax for such an instruction requires you to
  236. write the operand as if it were a memory reference.
  237.    `%lDIGIT' is used to substitute a `label_ref' into a jump
  238. instruction.
  239.    `%' followed by a punctuation character specifies a substitution that
  240. does not use an operand.  Only one case is standard: `%%' outputs a `%'
  241. into the assembler code.  Other nonstandard cases can be defined in the
  242. `PRINT_OPERAND' macro.  You must also define which punctuation
  243. characters are valid with the `PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P' macro.
  244.    The template may generate multiple assembler instructions.  Write
  245. the text for the instructions, with `\;' between them.
  246.    When the RTL contains two operands which are required by constraint
  247. to match each other, the output template must refer only to the
  248. lower-numbered operand. Matching operands are not always identical, and
  249. the rest of the compiler arranges to put the proper RTL expression for
  250. printing into the lower-numbered operand.
  251.    One use of nonstandard letters or punctuation following `%' is to
  252. distinguish between different assembler languages for the same machine;
  253. for example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola
  254. syntax requires periods in most opcode names, while MIT syntax does
  255. not.  For example, the opcode `movel' in MIT syntax is `move.l' in
  256. Motorola syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of
  257. output syntax, but the character sequence `%.' is used in each place
  258. where Motorola syntax wants a period.  The `PRINT_OPERAND' macro for
  259. Motorola syntax defines the sequence to output a period; the macro for
  260. MIT syntax defines it to do nothing.
  261. File: gcc.info,  Node: Output Statement,  Next: Constraints,  Prev: Output Template,  Up: Machine Desc
  262. C Statements for Generating Assembler Output
  263. ============================================
  264.    Often a single fixed template string cannot produce correct and
  265. efficient assembler code for all the cases that are recognized by a
  266. single instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the
  267. kinds of operands; or some unfortunate combinations of operands may
  268. require extra machine instructions.
  269.    If the output control string starts with a `@', then it is actually
  270. a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
  271. leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
  272. pattern's constraint alternatives (*note Multi-Alternative::.).  For
  273. example, if a target machine has a two-address add instruction `addr'
  274. to add into a register and another `addm' to add a register to memory,
  275. you might write this pattern:
  276.      (define_insn "addsi3"
  277.        [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  278.              (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
  279.                       (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
  280.        ""
  281.        "@
  282.         addr %1,%0
  283.         addm %1,%0")
  284.    If the output control string starts with a `*', then it is not an
  285. output template but rather a piece of C program that should compute a
  286. template.  It should execute a `return' statement to return the
  287. template-string you want.  Most such templates use C string literals,
  288. which require doublequote characters to delimit them.  To include these
  289. doublequote characters in the string, prefix each one with `\'.
  290.    The operands may be found in the array `operands', whose C data type
  291. is `rtx []'.
  292.    It is very common to select different ways of generating assembler
  293. code based on whether an immediate operand is within a certain range. 
  294. Be careful when doing this, because the result of `INTVAL' is an
  295. integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
  296. `int' than the target machine has in the mode in which the constant
  297. will be used, then some of the bits you get from `INTVAL' will be
  298. superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
  299. values of those bits.
  300.    It is possible to output an assembler instruction and then go on to
  301. output or compute more of them, using the subroutine `output_asm_insn'.
  302.  This receives two arguments: a template-string and a vector of
  303. operands.  The vector may be `operands', or it may be another array of
  304. `rtx' that you declare locally and initialize yourself.
  305.    When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints,
  306. often the appearance of the assembler code is determined mostly by
  307. which alternative was matched.  When this is so, the C code can test
  308. the variable `which_alternative', which is the ordinal number of the
  309. alternative that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the
  310. second alternative, etc.).
  311.    For example, suppose there are two opcodes for storing zero, `clrreg'
  312. for registers and `clrmem' for memory locations.  Here is how a pattern
  313. could use `which_alternative' to choose between them:
  314.      (define_insn ""
  315.        [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  316.              (const_int 0))]
  317.        ""
  318.        "*
  319.        return (which_alternative == 0
  320.                ? \"clrreg %0\" : \"clrmem %0\");
  321.        ")
  322.    The example above, where the assembler code to generate was *solely*
  323. determined by the alternative, could also have been specified as
  324. follows, having the output control string start with a `@':
  325.      (define_insn ""
  326.        [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
  327.              (const_int 0))]
  328.        ""
  329.        "@
  330.         clrreg %0
  331.         clrmem %0")
  332. File: gcc.info,  Node: Constraints,  Next: Standard Names,  Prev: Output Statement,  Up: Machine Desc
  333. Operand Constraints
  334. ===================
  335.    Each `match_operand' in an instruction pattern can specify a
  336. constraint for the type of operands allowed.  Constraints can say
  337. whether an operand may be in a register, and which kinds of register;
  338. whether the operand can be a memory reference, and which kinds of
  339. address; whether the operand may be an immediate constant, and which
  340. possible values it may have.  Constraints can also require two operands
  341. to match.
  342. * Menu:
  343. * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
  344. * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
  345. * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
  346. * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
  347. * No Constraints::      Describing a clean machine without constraints.
  348. File: gcc.info,  Node: Simple Constraints,  Next: Multi-Alternative,  Prev: Constraints,  Up: Constraints
  349. Simple Constraints
  350. ------------------
  351.    The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
  352. which describes one kind of operand that is permitted.  Here are the
  353. letters that are allowed:
  354.      A memory operand is allowed, with any kind of address that the
  355.      machine supports in general.
  356.      A memory operand is allowed, but only if the address is
  357.      "offsettable".  This means that adding a small integer (actually,
  358.      the width in bytes of the operand, as determined by its machine
  359.      mode) may be added to the address and the result is also a valid
  360.      memory address.
  361.      For example, an address which is constant is offsettable; so is an
  362.      address that is the sum of a register and a constant (as long as a
  363.      slightly larger constant is also within the range of
  364.      address-offsets supported by the machine); but an autoincrement or
  365.      autodecrement address is not offsettable.  More complicated
  366.      indirect/indexed addresses may or may not be offsettable depending
  367.      on the other addressing modes that the machine supports.
  368.      Note that in an output operand which can be matched by another
  369.      operand, the constraint letter `o' is valid only when accompanied
  370.      by both `<' (if the target machine has predecrement addressing)
  371.      and `>' (if the target machine has preincrement addressing).
  372.      A memory operand that is not offsettable.  In other words,
  373.      anything that would fit the `m' constraint but not the `o'
  374.      constraint.
  375.      A memory operand with autodecrement addressing (either
  376.      predecrement or postdecrement) is allowed.
  377.      A memory operand with autoincrement addressing (either
  378.      preincrement or postincrement) is allowed.
  379.      A register operand is allowed provided that it is in a general
  380.      register.
  381. `d', `a', `f', ...
  382.      Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand
  383.      for particular classes of registers.  `d', `a' and `f' are defined
  384.      on the 68000/68020 to stand for data, address and floating point
  385.      registers.
  386.      An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
  387.      This includes symbolic constants whose values will be known only at
  388.      assembly time.
  389.      An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
  390.      Many systems cannot support assembly-time constants for operands
  391.      less than a word wide.  Constraints for these operands should use
  392.      `n' rather than `i'.
  393. `I', `J', `K', ... `P'
  394.      Other letters in the range `I' through `P' may be defined in a
  395.      machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
  396.      explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
  397.      68000, `I' is defined to stand for the range of values 1 to 8.
  398.      This is the range permitted as a shift count in the shift
  399.      instructions.
  400.      An immediate floating operand (expression code `const_double') is
  401.      allowed, but only if the target floating point format is the same
  402.      as that of the host machine (on which the compiler is running).
  403.      An immediate floating operand (expression code `const_double') is
  404.      allowed.
  405. `G', `H'
  406.      `G' and `H' may be defined in a machine-dependent fashion to
  407.      permit immediate floating operands in particular ranges of values.
  408.      An immediate integer operand whose value is not an explicit
  409.      integer is allowed.
  410.      This might appear strange; if an insn allows a constant operand
  411.      with a value not known at compile time, it certainly must allow
  412.      any known value.  So why use `s' instead of `i'?  Sometimes it
  413.      allows better code to be generated.
  414.      For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible
  415.      to use an immediate operand; but if the immediate value is between
  416.      -128 and 127, better code results from loading the value into a
  417.      register and using the register.  This is because the load into
  418.      the register can be done with a `moveq' instruction.  We arrange
  419.      for this to happen by defining the letter `K' to mean "any integer
  420.      outside the range -128 to 127", and then specifying `Ks' in the
  421.      operand constraints.
  422.      Any register, memory or immediate integer operand is allowed,
  423.      except for registers that are not general registers.
  424.      Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
  425.      `general_operand'.  This is normally used in the constraint of a
  426.      `match_scratch' when certain alternatives will not actually
  427.      require a scratch register.
  428. `0', `1', `2', ... `9'
  429.      An operand that matches the specified operand number is allowed. 
  430.      If a digit is used together with letters within the same
  431.      alternative, the digit should come last.
  432.      This is called a "matching constraint" and what it really means is
  433.      that the assembler has only a single operand that fills two roles
  434.      considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has
  435.      two input operands and one output operand in the RTL, but on most
  436.      CISC machines an add instruction really has only two operands, one
  437.      of them an input-output operand:
  438.           addl #35,r12
  439.      Matching constraints are used in these circumstances. More
  440.      precisely, the two operands that match must include one input-only
  441.      operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
  442.      smaller number than the number of the operand that uses it in the
  443.      constraint.
  444.      For operands to match in a particular case usually means that they
  445.      are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
  446.      specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, `*x' as
  447.      an input operand will match `*x++' as an output operand. For
  448.      proper results in such cases, the output template should always
  449.      use the output-operand's number when printing the operand.
  450.      An operand that is a valid memory address is allowed.  This is for
  451.      "load address" and "push address" instructions.
  452.      `p' in the constraint must be accompanied by `address_operand' as
  453.      the predicate in the `match_operand'.  This predicate interprets
  454.      the mode specified in the `match_operand' as the mode of the memory
  455.      reference for which the address would be valid.
  456. `Q', `R', `S', ... `U'
  457.      Letters in the range `Q' through `U' may be defined in a
  458.      machine-dependent fashion to stand for arbitrary operand types.
  459.      The machine description macro `EXTRA_CONSTRAINT' is passed the
  460.      operand as its first argument and the constraint letter as its
  461.      second operand.
  462.      A typical use for this would be to distinguish certain types of
  463.      memory references that affect other insn operands.
  464.      Do not define these constraint letters to accept register
  465.      references (`reg'); the reload pass does not expect this and would
  466.      not handle it properly.
  467.    In order to have valid assembler code, each operand must satisfy its
  468. constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern from
  469. applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify the
  470. code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is done by
  471. copying an operand into a register.
  472.    Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
  473.      (define_insn ""
  474.        [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
  475.              (plus:SI (match_dup 0)
  476.                       (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
  477.        ""
  478.        "...")
  479. which has two operands, one of which must appear in two places, and
  480.      (define_insn ""
  481.        [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
  482.              (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
  483.                       (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
  484.        ""
  485.        "...")
  486. which has three operands, two of which are required by a constraint to
  487. be identical.  If we are considering an insn of the form
  488.      (insn N PREV NEXT
  489.        (set (reg:SI 3)
  490.             (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
  491.        ...)
  492. the first pattern would not apply at all, because this insn does not
  493. contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern
  494. would say, "That does not look like an add instruction; try other
  495. patterns." The second pattern would say, "Yes, that's an add
  496. instruction, but there is something wrong with it."  It would direct
  497. the reload pass of the compiler to generate additional insns to make
  498. the constraint true.  The results might look like this:
  499.      (insn N2 PREV N
  500.        (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
  501.        ...)
  502.      
  503.      (insn N N2 NEXT
  504.        (set (reg:SI 3)
  505.             (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
  506.        ...)
  507.    It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
  508. constraints that can handle any RTL expression that could be present for
  509. that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern
  510. must, for each possible combination of operand expressions, have at
  511. least one alternative which can handle that combination of operands.) 
  512. The constraints don't need to *allow* any possible operand--when this is
  513. the case, they do not constrain--but they must at least point the way to
  514. reloading any possible operand so that it will fit.
  515.    * If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
  516.      there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
  517.      For example, an operand whose constraints permit everything except
  518.      registers is safe provided its predicate rejects registers.
  519.      An operand whose predicate accepts only constant values is safe
  520.      provided its constraints include the letter `i'.  If any possible
  521.      constant value is accepted, then nothing less than `i' will do; if
  522.      the predicate is more selective, then the constraints may also be
  523.      more selective.
  524.    * Any operand expression can be reloaded by copying it into a
  525.      register. So if an operand's constraints allow some kind of
  526.      register, it is certain to be safe.  It need not permit all
  527.      classes of registers; the compiler knows how to copy a register
  528.      into another register of the proper class in order to make an
  529.      instruction valid.
  530.    * A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
  531.      address into a register.  So if the constraint uses the letter
  532.      `o', all memory references are taken care of.
  533.    * A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
  534.      hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be
  535.      used in place of the constant.  So if the constraint uses the
  536.      letters `o' or `m', constant operands are not a problem.
  537.    * If the constraint permits a constant and a pseudo register used in
  538.      an insn was not allocated to a hard register and is equivalent to
  539.      a constant, the register will be replaced with the constant.  If
  540.      the predicate does not permit a constant and the insn is
  541.      re-recognized for some reason, the compiler will crash.  Thus the
  542.      predicate must always recognize any objects allowed by the
  543.      constraint.
  544.    If the operand's predicate can recognize registers, but the
  545. constraint does not permit them, it can make the compiler crash.  When
  546. this operand happens to be a register, the reload pass will be stymied,
  547. because it does not know how to copy a register temporarily into memory.
  548. File: gcc.info,  Node: Multi-Alternative,  Next: Class Preferences,  Prev: Simple Constraints,  Up: Constraints
  549. Multiple Alternative Constraints
  550. --------------------------------
  551.    Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of
  552. possible operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction
  553. can combine register or an immediate value into memory, or it can
  554. combine any kind of operand into a register; but it cannot combine one
  555. memory location into another.
  556.    These constraints are represented as multiple alternatives.  An
  557. alternative can be described by a series of letters for each operand. 
  558. The overall constraint for an operand is made from the letters for this
  559. operand from the first alternative, a comma, the letters for this
  560. operand from the second alternative, a comma, and so on until the last
  561. alternative. Here is how it is done for fullword logical-or on the
  562. 68000:
  563.      (define_insn "iorsi3"
  564.        [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
  565.              (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
  566.                      (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
  567.        ...)
  568.    The first alternative has `m' (memory) for operand 0, `0' for
  569. operand 1 (meaning it must match operand 0), and `dKs' for operand 2. 
  570. The second alternative has `d' (data register) for operand 0, `0' for
  571. operand 1, and `dmKs' for operand 2.  The `=' and `%' in the
  572. constraints apply to all the alternatives; their meaning is explained
  573. in the next section (*note Class Preferences::.).
  574.    If all the operands fit any one alternative, the instruction is
  575. valid. Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many
  576. instructions must be added to copy the operands so that that
  577. alternative applies. The alternative requiring the least copying is
  578. chosen.  If two alternatives need the same amount of copying, the one
  579. that comes first is chosen. These choices can be altered with the `?'
  580. and `!' characters:
  581.      Disparage slightly the alternative that the `?' appears in, as a
  582.      choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
  583.      this alternative as one unit more costly for each `?' that appears
  584.      in it.
  585.      Disparage severely the alternative that the `!' appears in. This
  586.      alternative can still be used if it fits without reloading, but if
  587.      reloading is needed, some other alternative will be used.
  588.    When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints,
  589. often the appearance of the assembler code is determined mostly by which
  590. alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
  591. assembler code can use the variable `which_alternative', which is the
  592. ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
  593. the first, 1 for the second alternative, etc.).  *Note Output
  594. Statement::.
  595. File: gcc.info,  Node: Class Preferences,  Next: Modifiers,  Prev: Multi-Alternative,  Up: Constraints
  596. Register Class Preferences
  597. --------------------------
  598.    The operand constraints have another function: they enable the
  599. compiler to decide which kind of hardware register a pseudo register is
  600. best allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to
  601. the insns that use the pseudo register, looking for the
  602. machine-dependent letters such as `d' and `a' that specify classes of
  603. registers. The pseudo register is put in whichever class gets the most
  604. "votes". The constraint letters `g' and `r' also vote: they vote in
  605. favor of a general register.  The machine description says which
  606. registers are considered general.
  607.    Of course, on some machines all registers are equivalent, and no
  608. register classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
  609. File: gcc.info,  Node: Modifiers,  Next: No Constraints,  Prev: Class Preferences,  Up: Constraints
  610. Constraint Modifier Characters
  611. ------------------------------
  612.      Means that this operand is write-only for this instruction: the
  613.      previous value is discarded and replaced by output data.
  614.      Means that this operand is both read and written by the
  615.      instruction.
  616.      When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
  617.      it needs to know which operands are inputs to the instruction and
  618.      which are outputs from it.  `=' identifies an output; `+'
  619.      identifies an operand that is both input and output; all other
  620.      operands are assumed to be input only.
  621.      Means (in a particular alternative) that this operand is written
  622.      before the instruction is finished using the input operands.
  623.      Therefore, this operand may not lie in a register that is used as
  624.      an input operand or as part of any memory address.
  625.      `&' applies only to the alternative in which it is written.  In
  626.      constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
  627.      requires `&' while others do not.  See, for example, the `movdf'
  628.      insn of the 68000.
  629.      `&' does not obviate the need to write `='.
  630.      Declares the instruction to be commutative for this operand and the
  631.      following operand.  This means that the compiler may interchange
  632.      the two operands if that is the cheapest way to make all operands
  633.      fit the constraints.  This is often used in patterns for addition
  634.      instructions that really have only two operands: the result must
  635.      go in one of the arguments.  Here for example, is how the 68000
  636.      halfword-add instruction is defined:
  637.           (define_insn "addhi3"
  638.             [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
  639.                (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
  640.                         (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
  641.             ...)
  642.      Says that all following characters, up to the next comma, are to be
  643.      ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
  644.      register preferences.
  645.      Says that the following character should be ignored when choosing
  646.      register preferences.  `*' has no effect on the meaning of the
  647.      constraint as a constraint, and no effect on reloading.
  648.      Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
  649.      halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
  650.      copying it into an address register.  While either kind of
  651.      register is acceptable, the constraints on an address-register
  652.      destination are less strict, so it is best if register allocation
  653.      makes an address register its goal.  Therefore, `*' is used so
  654.      that the `d' constraint letter (for data register) is ignored when
  655.      computing register preferences.
  656.           (define_insn "extendhisi2"
  657.             [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
  658.                   (sign_extend:SI
  659.                    (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
  660.             ...)
  661. File: gcc.info,  Node: No Constraints,  Prev: Modifiers,  Up: Constraints
  662. Not Using Constraints
  663. ---------------------
  664.    Some machines are so clean that operand constraints are not
  665. required.  For example, on the Vax, an operand valid in one context is
  666. valid in any other context.  On such a machine, every operand
  667. constraint would be `g', excepting only operands of "load address"
  668. instructions which are written as if they referred to a memory
  669. location's contents but actual refer to its address.  They would have
  670. constraint `p'.
  671.    For such machines, instead of writing `g' and `p' for all the
  672. constraints, you can choose to write a description with empty
  673. constraints. Then you write `""' for the constraint in every
  674. `match_operand'. Address operands are identified by writing an
  675. `address' expression around the `match_operand', not by their
  676. constraints.
  677.    When the machine description has just empty constraints, certain
  678. parts of compilation are skipped, making the compiler faster.  However,
  679. few machines actually do not need constraints; all machine descriptions
  680. now in existence use constraints.
  681.