OSDN Git Service

2003-04-07 Janis Johnson <janis187@us.ibm.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / cpp.texi
1 \input texinfo
2 @setfilename cpp.info
3 @settitle The C Preprocessor
4 @setchapternewpage off
5 @c @smallbook
6 @c @cropmarks
7 @c @finalout
8
9 @copying
10 @c man begin COPYRIGHT
11 Copyright @copyright{} 1987, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996,
12 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003
13 Free Software Foundation, Inc.
14
15 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
16 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
17 any later version published by the Free Software Foundation.  A copy of
18 the license is included in the
19 @c man end
20 section entitled ``GNU Free Documentation License''.
21 @ignore
22 @c man begin COPYRIGHT
23 man page gfdl(7).
24 @c man end
25 @end ignore
26
27 @c man begin COPYRIGHT
28 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
29 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
30
31 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
32
33      A GNU Manual
34
35 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
36
37      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
38      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
39      funds for GNU development.
40 @c man end
41 @end copying
42
43 @macro gcctabopt{body}
44 @code{\body\}
45 @end macro
46
47 @c Create a separate index for command line options.
48 @defcodeindex op
49 @syncodeindex vr op
50
51 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
52 @set cppmanual
53
54 @ifinfo
55 @dircategory Programming
56 @direntry
57 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
58 @end direntry
59 @end ifinfo
60
61 @titlepage
62 @title The C Preprocessor
63 @subtitle Last revised April 2001
64 @subtitle for GCC version 3
65 @author Richard M. Stallman
66 @author Zachary Weinberg
67 @page
68 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
69 @c override it.
70 @vskip 0pt plus 1filll
71 @insertcopying
72 @end titlepage
73 @contents
74 @page
75
76 @ifnottex
77 @node Top
78 @top
79 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
80 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
81 useful on its own.
82
83 @menu
84 * Overview::
85 * Header Files::
86 * Macros::
87 * Conditionals::
88 * Diagnostics::
89 * Line Control::
90 * Pragmas::
91 * Other Directives::
92 * Preprocessor Output::
93 * Traditional Mode::
94 * Implementation Details::
95 * Invocation::
96 * Environment Variables::
97 * GNU Free Documentation License::
98 * Index of Directives::
99 * Option Index::
100 * Concept Index::
101
102 @detailmenu
103  --- The Detailed Node Listing ---
104
105 Overview
106
107 * Initial processing::
108 * Tokenization::
109 * The preprocessing language::
110
111 Header Files
112
113 * Include Syntax::
114 * Include Operation::
115 * Search Path::
116 * Once-Only Headers::
117 * Computed Includes::
118 * Wrapper Headers::
119 * System Headers::
120
121 Macros
122
123 * Object-like Macros::
124 * Function-like Macros::
125 * Macro Arguments::
126 * Stringification::
127 * Concatenation::
128 * Variadic Macros::
129 * Predefined Macros::
130 * Undefining and Redefining Macros::
131 * Directives Within Macro Arguments::
132 * Macro Pitfalls::
133
134 Predefined Macros
135
136 * Standard Predefined Macros::
137 * Common Predefined Macros::
138 * System-specific Predefined Macros::
139 * C++ Named Operators::
140
141 Macro Pitfalls
142
143 * Misnesting::
144 * Operator Precedence Problems::
145 * Swallowing the Semicolon::
146 * Duplication of Side Effects::
147 * Self-Referential Macros::
148 * Argument Prescan::
149 * Newlines in Arguments::
150
151 Conditionals
152
153 * Conditional Uses::
154 * Conditional Syntax::
155 * Deleted Code::
156
157 Conditional Syntax
158
159 * Ifdef::
160 * If::
161 * Defined::
162 * Else::
163 * Elif::
164
165 Implementation Details
166
167 * Implementation-defined behavior::
168 * Implementation limits::
169 * Obsolete Features::
170 * Differences from previous versions::
171
172 Obsolete Features
173
174 * Assertions::
175 * Obsolete once-only headers::
176
177 @end detailmenu
178 @end menu
179
180 @insertcopying
181 @end ifnottex
182
183 @node Overview
184 @chapter Overview
185 @c man begin DESCRIPTION
186 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
187 that is used automatically by the C compiler to transform your program
188 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
189 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
190 constructs.
191
192 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
193 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
194 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
195 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
196 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
197 preserving characteristics of the input which are not significant to
198 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
199 will be removed, and the Makefile will not work.
200
201 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
202 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
203 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
204 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
205 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
206 instead of native language comments, and keeping macros simple.
207
208 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
209 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
210 facilities.  Most high level programming languages have their own
211 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
212 try a true general text processor, such as GNU M4.
213
214 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
215 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
216 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
217 few things required by the standard.  These are features which are
218 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
219 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
220 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
221 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
222 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
223
224 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
225 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
226 behavior does not conflict with traditional semantics, the
227 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
228 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
229 Mode}.
230
231 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
232 manual refer to GNU CPP.
233 @c man end
234
235 @menu
236 * Initial processing::
237 * Tokenization::
238 * The preprocessing language::
239 @end menu
240
241 @node Initial processing
242 @section Initial processing
243
244 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
245 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
246 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
247 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
248 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
249 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
250 standard.
251
252 @enumerate
253 @item
254 @cindex character sets
255 @cindex line endings
256 The input file is read into memory and broken into lines.
257
258 CPP expects its input to be a text file, that is, an unstructured
259 stream of ASCII characters, with some characters indicating the end of a
260 line of text.  Extended ASCII character sets, such as ISO Latin-1 or
261 Unicode encoded in UTF-8, are also acceptable.  Character sets that are
262 not strict supersets of seven-bit ASCII will not work.  We plan to add
263 complete support for international character sets in a future release.
264
265 Different systems use different conventions to indicate the end of a
266 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
267 LF}}, @kbd{CR}, and @kbd{@w{LF CR}} as end-of-line markers.  The first
268 three are the canonical sequences used by Unix, DOS and VMS, and the
269 classic Mac OS (before OSX) respectively.  You may therefore safely copy
270 source code written on any of those systems to a different one and use
271 it without conversion.  (GCC may lose track of the current line number
272 if a file doesn't consistently use one convention, as sometimes happens
273 when it is edited on computers with different conventions that share a
274 network file system.)  @kbd{@w{LF CR}} is included because it has been
275 reported as an end-of-line marker under exotic conditions.
276
277 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
278 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
279 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
280 warning message.
281
282 @item
283 @cindex trigraphs
284 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
285 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
286 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
287 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
288 converts them.
289
290 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
291 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
292 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
293 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
294 constant for a newline.
295
296 Trigraphs are not popular and many compilers implement them incorrectly.
297 Portable code should not rely on trigraphs being either converted or
298 ignored.  If you use the @option{-Wall} or @option{-Wtrigraphs} options,
299 GCC will warn you when a trigraph would change the meaning of your
300 program if it were converted.
301
302 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks from
303 being confused with a trigraph by inserting a backslash between the
304 question marks.  @t{"(??\?)"} is the string @samp{(???)}, not
305 @samp{(?]}.  Traditional C compilers do not recognize this idiom.
306
307 The nine trigraphs and their replacements are
308
309 @example
310 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
311 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
312 @end example
313
314 @item
315 @cindex continued lines
316 @cindex backslash-newline
317 Continued lines are merged into one long line.
318
319 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
320 backslash is removed and the following line is joined with the current
321 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
322 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
323 only at white space.)
324
325 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
326 @dfn{backslash-newline}.
327
328 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
329 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
330 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
331 line, GCC will warn you about it.
332
333 @item
334 @cindex comments
335 @cindex line comments
336 @cindex block comments
337 All comments are replaced with single spaces.
338
339 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
340 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
341 nest:
342
343 @example
344 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
345 @end example
346
347 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
348 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
349 because they would end in the same place anyway.
350
351 @example
352 // @r{this is} // @r{one comment}
353 @r{text outside comment}
354 @end example
355 @end enumerate
356
357 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
358
359 @example
360 @group
361 /* @r{block comment}
362    // @r{contains line comment}
363    @r{yet more comment}
364  */ @r{outside comment}
365
366 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
367 @end group
368 @end example
369
370 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
371 comment.
372
373 @example
374 @group
375  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
376     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
377 @end group
378 @end example
379
380 Comments are not recognized within string literals.  @t{@w{"/* blah
381 */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not an empty string.
382
383 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
384 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
385 of the C standard, they are an official part of the language.
386
387 Since these transformations happen before all other processing, you can
388 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
389 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
390 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
391 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
392 For example:
393
394 @example
395 @group
396 /\
397 *
398 */ # /*
399 */ defi\
400 ne FO\
401 O 10\
402 20
403 @end group
404 @end example
405
406 @noindent
407 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
408 extremely confusing and should not be used in code intended to be
409 readable.
410
411 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
412 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
413 program, however.
414
415 @node Tokenization
416 @section Tokenization
417
418 @cindex tokens
419 @cindex preprocessing tokens
420 After the textual transformations are finished, the input file is
421 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
422 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
423 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
424 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
425 but it is often necessary to avoid ambiguities.
426
427 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
428 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
429 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
430 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
431 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
432 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
433 could not.
434
435 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
436 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
437 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
438
439 @example
440 @group
441 #define foo() bar
442 foo()baz
443      @expansion{} bar baz
444 @emph{not}
445      @expansion{} barbaz
446 @end group
447 @end example
448
449 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
450 preprocessing token becomes one compiler token.
451
452 @cindex identifiers
453 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
454 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
455 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
456 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
457 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
458 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
459 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
460 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
461
462 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
463 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
464 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
465
466 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
467 part of the ``basic source character set,'' at the implementation's
468 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
469 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
470 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  GCC does not presently
471 implement either feature in the preprocessor or the compiler.
472
473 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
474 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
475 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
476 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
477 option.  @xref{Invocation}.
478
479 @cindex numbers
480 @cindex preprocessing numbers
481 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
482 category includes all the normal integer and floating point constants
483 one expects of C, but also a number of other things one might not
484 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
485 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
486 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
487 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
488 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
489 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
490 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
491
492 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
493 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
494 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
495 which is complicated.  The definition also permits you to split an
496 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
497 pasted back together with the @samp{##} operator.
498
499 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
500 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
501 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
502 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
503 might have intended.
504
505 @cindex string literals
506 @cindex string constants
507 @cindex character constants
508 @cindex header file names
509 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
510 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
511 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
512 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
513 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
514 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
515 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
516 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
517 the length of a character constant, but the value of a character
518 constant that contains more than one character is
519 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
520
521 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
522 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
523 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
524 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
525 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
526 Operation}.
527
528 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
529 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
530 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
531 from previous versions}.
532
533 @cindex punctuators
534 @cindex digraphs
535 @cindex alternative tokens
536 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
537 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
538 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
539 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
540 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
541 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
542 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
543 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
544 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
545 their corresponding normal punctuators are:
546
547 @example
548 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
549 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
550 @end example
551
552 @cindex other tokens
553 Any other single character is considered ``other.'' It is passed on to
554 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
555 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
556 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
557 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
558 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
559 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
560 implementation.  This will change when proper support for international
561 character sets is added to GCC@.
562
563 NUL is a special case because of the high probability that its
564 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
565 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
566 silently ignored, just as any other character would be.  In running
567 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
568 have the same meaning.
569
570 @example
571 #define X^@@1
572 #define X 1
573 @end example
574
575 @noindent
576 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
577 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
578 warning message.
579
580 @node The preprocessing language
581 @section The preprocessing language
582 @cindex directives
583 @cindex preprocessing directives
584 @cindex directive line
585 @cindex directive name
586
587 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
588 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
589 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
590 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
591 what most people think of as the preprocessor's job.
592
593 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
594 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
595
596 @itemize @bullet
597 @item
598 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
599 substituted into your program.
600
601 @item
602 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
603 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
604 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
605 automatically defined for you.
606
607 @item
608 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
609 program according to various conditions.
610
611 @item
612 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
613 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
614 control to inform the compiler where each source line originally came
615 from.
616
617 @item
618 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
619 or warnings.
620 @end itemize
621
622 There are a few more, less useful, features.
623
624 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
625 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
626 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
627 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
628 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
629 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
630 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
631 the directive that defines a macro.
632
633 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
634 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
635 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
636 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
637
638 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
639 preprocessing directives.
640
641 Some directives require arguments; these make up the rest of the
642 directive line and must be separated from the directive name by
643 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
644 name and the intended expansion of the macro.
645
646 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
647 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
648 which extends past the end of the line.  In either case, when the
649 directive is processed, the continuations have already been merged with
650 the first line to make one long line.
651
652 @node Header Files
653 @chapter Header Files
654
655 @cindex header file
656 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
657 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
658 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
659 C preprocessing directive @samp{#include}.
660
661 Header files serve two purposes.
662
663 @itemize @bullet
664 @item
665 @cindex system header files
666 System header files declare the interfaces to parts of the operating
667 system.  You include them in your program to supply the definitions and
668 declarations you need to invoke system calls and libraries.
669
670 @item
671 Your own header files contain declarations for interfaces between the
672 source files of your program.  Each time you have a group of related
673 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
674 several different source files, it is a good idea to create a header
675 file for them.
676 @end itemize
677
678 Including a header file produces the same results as copying the header
679 file into each source file that needs it.  Such copying would be
680 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
681 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
682 can be changed in one place, and programs that include the header file
683 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
684 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
685 as the risk that a failure to find one copy will result in
686 inconsistencies within a program.
687
688 In C, the usual convention is to give header files names that end with
689 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
690 underscores in header file names, and at most one dot.
691
692 @menu
693 * Include Syntax::
694 * Include Operation::
695 * Search Path::
696 * Once-Only Headers::
697 * Computed Includes::
698 * Wrapper Headers::
699 * System Headers::
700 @end menu
701
702 @node Include Syntax
703 @section Include Syntax
704
705 @findex #include
706 Both user and system header files are included using the preprocessing
707 directive @samp{#include}.  It has two variants:
708
709 @table @code
710 @item #include <@var{file}>
711 This variant is used for system header files.  It searches for a file
712 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
713 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
714
715 @item #include "@var{file}"
716 This variant is used for header files of your own program.  It searches
717 for a file named @var{file} first in the directory containing the
718 current file, then in the same directories used for @code{<@var{file}>}.
719 @end table
720
721 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
722 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
723 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
724 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
725
726 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
727 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
728 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
729 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
730 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
731 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
732 to use only @samp{/}.)
733
734 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
735 after the file name.
736
737 @node Include Operation
738 @section Include Operation
739
740 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
741 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
742 current file.  The output from the preprocessor contains the output
743 already generated, followed by the output resulting from the included
744 file, followed by the output that comes from the text after the
745 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
746 @file{header.h} as follows,
747
748 @example
749 char *test (void);
750 @end example
751
752 @noindent
753 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
754 like this,
755
756 @example
757 int x;
758 #include "header.h"
759
760 int
761 main (void)
762 @{
763   puts (test ());
764 @}
765 @end example
766
767 @noindent
768 the compiler will see the same token stream as it would if
769 @file{program.c} read
770
771 @example
772 int x;
773 char *test (void);
774
775 int
776 main (void)
777 @{
778   puts (test ());
779 @}
780 @end example
781
782 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
783 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
784 included from another file.  The include file could even contain the
785 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
786 the end of a statement that was started in the including file.  However,
787 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
788 literals which have not been closed by the end of an included file are
789 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
790 the file.
791
792 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
793 syntactic units---function declarations or definitions, type
794 declarations, etc.
795
796 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
797 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
798 final newline.
799
800 @node Search Path
801 @section Search Path
802
803 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
804 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
805 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
806
807 @example
808 /usr/local/include
809 /usr/lib/gcc-lib/@var{target}/@var{version}/include
810 /usr/@var{target}/include
811 /usr/include
812 @end example
813
814 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
815 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
816 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
817 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
818 version of GCC in use.
819
820 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
821 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
822 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
823 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
824 this case, the option is ignored and the search order for system
825 directories remains unchanged.
826
827 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
828 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
829 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
830 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
831
832 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
833 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
834 operating system kernel or some other program that does not use the
835 standard C library facilities, or the standard C library itself.
836 @option{-I} options are not ignored as described above when
837 @option{-nostdinc} is in effect.
838
839 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
840 first in the directory containing the current file, then in the same
841 places it would have looked for a header requested with angle brackets.
842 For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
843 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
844 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
845
846 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
847 directory containing the current file.
848
849 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
850 This has two effects.  First, directories appearing before the
851 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
852 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
853 headers.  Second, the directory containing the current file is not
854 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
855 named by an @option{-I} switch.
856
857 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
858 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
859 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
860 compiler's current working directory for header files.  That may or may
861 not be the same as the directory containing the current file.
862
863 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
864 @option{-I./-}.
865
866 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
867 generally less useful.  @xref{Invocation}.
868
869 @node Once-Only Headers
870 @section Once-Only Headers
871 @cindex repeated inclusion
872 @cindex including just once
873 @cindex wrapper @code{#ifndef}
874
875 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
876 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
877 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
878 it will certainly waste time.
879
880 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
881 of the file in a conditional, like this:
882
883 @example
884 @group
885 /* File foo.  */
886 #ifndef FILE_FOO_SEEN
887 #define FILE_FOO_SEEN
888
889 @var{the entire file}
890
891 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
892 @end group
893 @end example
894
895 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
896 When the header is included again, the conditional will be false,
897 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
898 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
899 twice.
900
901 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
902 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
903 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
904 not bother to rescan the file at all.
905
906 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
907 this optimization.
908
909 @cindex controlling macro
910 @cindex guard macro
911 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
912 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
913 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
914 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
915 file, the macro name should contain the name of the file and some
916 additional text, to avoid conflicts with other header files.
917
918 @node Computed Includes
919 @section Computed Includes
920 @cindex computed includes
921 @cindex macros in include
922
923 Sometimes it is necessary to select one of several different header
924 files to be included into your program.  They might specify
925 configuration parameters to be used on different sorts of operating
926 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
927
928 @example
929 #if SYSTEM_1
930 # include "system_1.h"
931 #elif SYSTEM_2
932 # include "system_2.h"
933 #elif SYSTEM_3
934 @dots{}
935 #endif
936 @end example
937
938 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
939 ability to use a macro for the header name.  This is called a
940 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
941 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
942
943 @example
944 #define SYSTEM_H "system_1.h"
945 @dots{}
946 #include SYSTEM_H
947 @end example
948
949 @noindent
950 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
951 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
952 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
953 @option{-D} option.
954
955 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
956 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
957 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
958 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
959 if you use double-quote includes, which are close enough to string
960 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
961
962 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
963 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
964 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
965 like running text would be.
966
967 If the line expands to a single string constant, the contents of that
968 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
969 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
970 escapes in the string.  Therefore
971
972 @example
973 #define HEADER "a\"b"
974 #include HEADER
975 @end example
976
977 @noindent
978 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
979 to the rules for double-quoted includes.
980
981 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
982 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
983 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
984 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
985 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
986 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
987 according to the rules for angle-bracket includes.
988
989 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
990 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
991 if the result of expansion does not match either of the two expected
992 forms.
993
994 These rules are implementation-defined behavior according to the C
995 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
996 computed includes differently, we recommend you use only a single
997 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
998 minimize confusion for people reading your program.
999
1000 @node Wrapper Headers
1001 @section Wrapper Headers
1002 @cindex wrapper headers
1003 @cindex overriding a header file
1004 @findex #include_next
1005
1006 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1007 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1008 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1009 a new header file with the same name and insert it in the search path
1010 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1011 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1012 the old header from the new one?
1013
1014 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1015 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1016 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1017 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1018
1019 You could include the old header with an absolute pathname:
1020 @example
1021 #include "/usr/include/old-header.h"
1022 @end example
1023 @noindent
1024 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1025 would have to edit the new headers to match.
1026
1027 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1028 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1029 @emph{next} file with this name.''  This directive works like
1030 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1031 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1032 in which the current file was found.
1033
1034 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1035 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1036 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1037 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1038 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1039 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1040
1041 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1042 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1043 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1044 file named, starting with the directory in the search path after the one
1045 where the current file was found.
1046
1047 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1048 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1049 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1050 program; it should be used only to make global corrections along the
1051 lines of @command{fixincludes}.
1052
1053 @node System Headers
1054 @section System Headers
1055 @cindex system header files
1056
1057 The header files declaring interfaces to the operating system and
1058 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1059 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1060 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1061 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1062 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1063 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1064 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1065 because of code in macros defined in system headers.
1066
1067 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1068 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1069 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1070
1071 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1072 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1073 found in that directory will be considered system headers.
1074
1075 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1076 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1077 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1078 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1079 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1080
1081 @findex #pragma GCC system_header
1082 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1083 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1084 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1085 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1086 system_header}} has no effect in the primary source file.
1087
1088 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1089 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1090 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1091 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1092 or from the command line.
1093
1094 @node Macros
1095 @chapter Macros
1096
1097 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1098 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1099 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1100 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1101 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1102
1103 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1104 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1105 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1106 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1107 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1108 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1109 macros when you are compiling C++.
1110
1111 @menu
1112 * Object-like Macros::
1113 * Function-like Macros::
1114 * Macro Arguments::
1115 * Stringification::
1116 * Concatenation::
1117 * Variadic Macros::
1118 * Predefined Macros::
1119 * Undefining and Redefining Macros::
1120 * Directives Within Macro Arguments::
1121 * Macro Pitfalls::
1122 @end menu
1123
1124 @node Object-like Macros
1125 @section Object-like Macros
1126 @cindex object-like macro
1127 @cindex symbolic constants
1128 @cindex manifest constants
1129
1130 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1131 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1132 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1133 symbolic names to numeric constants.
1134
1135 @findex #define
1136 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1137 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1138 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1139 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1140
1141 @example
1142 #define BUFFER_SIZE 1024
1143 @end example
1144
1145 @noindent
1146 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1147 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1148 there comes a C statement of the form
1149
1150 @example
1151 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1152 @end example
1153
1154 @noindent
1155 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1156 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1157 if you had written
1158
1159 @example
1160 foo = (char *) malloc (1024);
1161 @end example
1162
1163 By convention, macro names are written in upper case.  Programs are
1164 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1165 macros.
1166
1167 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1168 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1169 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1170 come out on one line.  For example,
1171
1172 @example
1173 #define NUMBERS 1, \
1174                 2, \
1175                 3
1176 int x[] = @{ NUMBERS @};
1177      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1178 @end example
1179
1180 @noindent
1181 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1182 in error messages.
1183
1184 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1185 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1186 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1187 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1188
1189 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1190 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1191 to the C preprocessor
1192
1193 @example
1194 foo = X;
1195 #define X 4
1196 bar = X;
1197 @end example
1198
1199 @noindent
1200 produces
1201
1202 @example
1203 foo = X;
1204 bar = 4;
1205 @end example
1206
1207 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1208 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1209 macros to expand.  For example,
1210
1211 @example
1212 @group
1213 #define TABLESIZE BUFSIZE
1214 #define BUFSIZE 1024
1215 TABLESIZE
1216      @expansion{} BUFSIZE
1217      @expansion{} 1024
1218 @end group
1219 @end example
1220
1221 @noindent
1222 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1223 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1224
1225 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1226 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1227 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1228 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1229 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1230 more macro names.
1231
1232 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1233 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1234 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1235 currently in effect:
1236
1237 @example
1238 #define BUFSIZE 1020
1239 #define TABLESIZE BUFSIZE
1240 #undef BUFSIZE
1241 #define BUFSIZE 37
1242 @end example
1243
1244 @noindent
1245 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1246
1247 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1248 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1249 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1250 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1251
1252 @node Function-like Macros
1253 @section Function-like Macros
1254 @cindex function-like macros
1255
1256 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1257 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1258 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1259 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1260
1261 @example
1262 #define lang_init()  c_init()
1263 lang_init()
1264      @expansion{} c_init()
1265 @end example
1266
1267 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1268 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1269 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1270 name, and you wish to use the function sometimes.
1271
1272 @example
1273 extern void foo(void);
1274 #define foo() /* optimized inline version */
1275 @dots{}
1276   foo();
1277   funcptr = foo;
1278 @end example
1279
1280 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1281 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1282 be expanded, it would cause a syntax error.
1283
1284 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1285 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1286 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1287 parentheses.
1288
1289 @example
1290 #define lang_init ()    c_init()
1291 lang_init()
1292      @expansion{} () c_init()()
1293 @end example
1294
1295 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1296 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1297 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1298 consume those parentheses.
1299
1300 @node Macro Arguments
1301 @section Macro Arguments
1302 @cindex arguments
1303 @cindex macros with arguments
1304 @cindex arguments in macro definitions
1305
1306 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1307 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1308 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1309 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1310 separated by commas and optionally whitespace.
1311
1312 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1313 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1314 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1315 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1316 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1317 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1318 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1319 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1320 macro body.)
1321
1322 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1323 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1324
1325 @example
1326 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1327   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1328   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1329   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1330 @end example
1331
1332 @noindent
1333 (In this small example you can already see several of the dangers of
1334 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1335
1336 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1337 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1338 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1339 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1340 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1341 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1342
1343 @example
1344 macro (array[x = y, x + 1])
1345 @end example
1346
1347 @noindent
1348 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1349 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1350 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1351 code.
1352
1353 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1354 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1355 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1356 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1357 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1358 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1359 Prescan}, for detailed discussion.
1360
1361 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1362
1363 @example
1364   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1365 @end example
1366
1367 @noindent
1368 and then to
1369
1370 @example
1371 @group
1372 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1373  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1374  : (c))
1375 @end group
1376 @end example
1377
1378 @noindent
1379 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1380
1381 @cindex empty macro arguments
1382 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1383 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1384 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1385 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1386 Here are some silly examples using @code{min}:
1387
1388 @example
1389 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1390 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1391 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1392 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1393
1394 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1395 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1396 @end example
1397
1398 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1399 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1400 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1401 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1402 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1403 empty argument was required.
1404
1405 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1406 their corresponding actual arguments.
1407
1408 @example
1409 #define foo(x) x, "x"
1410 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1411 @end example
1412
1413 @node Stringification
1414 @section Stringification
1415 @cindex stringification
1416 @cindex @samp{#} operator
1417
1418 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1419 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1420 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1421 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1422 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1423 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1424 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1425
1426 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1427 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1428 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1429 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1430 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1431 long string.
1432
1433 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1434
1435 @example
1436 @group
1437 #define WARN_IF(EXP) \
1438 do @{ if (EXP) \
1439         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1440 while (0)
1441 WARN_IF (x == 0);
1442      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1443            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1444 @end group
1445 @end example
1446
1447 @noindent
1448 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1449 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1450 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1451 @code{if} statement, but not in the string.
1452
1453 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1454 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1455 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1456 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1457
1458 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1459 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1460 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1461 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1462 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1463 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1464 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1465 stringifies to @t{"\n"}.
1466
1467 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1468 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1469 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1470 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1471 never appear in stringified text.
1472
1473 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1474
1475 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1476 you have to use two levels of macros.
1477
1478 @example
1479 #define xstr(s) str(s)
1480 #define str(s) #s
1481 #define foo 4
1482 str (foo)
1483      @expansion{} "foo"
1484 xstr (foo)
1485      @expansion{} xstr (4)
1486      @expansion{} str (4)
1487      @expansion{} "4"
1488 @end example
1489
1490 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1491 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1492 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1493 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1494 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1495
1496 @node Concatenation
1497 @section Concatenation
1498 @cindex concatenation
1499 @cindex token pasting
1500 @cindex token concatenation
1501 @cindex @samp{##} operator
1502
1503 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1504 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1505 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1506 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1507 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1508 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1509 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1510 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1511 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1512 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1513 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1514 token pasting.
1515
1516 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1517 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1518 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1519 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1520 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1521 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1522 simply remove the @samp{##}.
1523
1524 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1525 but you could just as well write them as one token in the first place.
1526 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1527 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1528 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1529 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1530 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1531 effect.
1532
1533 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1534 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1535 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1536 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1537 comments, and you can put comments in arguments that will be
1538 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1539 end of a macro body.
1540
1541 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1542 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1543 as follows:
1544
1545 @example
1546 @group
1547 struct command
1548 @{
1549   char *name;
1550   void (*function) (void);
1551 @};
1552 @end group
1553
1554 @group
1555 struct command commands[] =
1556 @{
1557   @{ "quit", quit_command @},
1558   @{ "help", help_command @},
1559   @dots{}
1560 @};
1561 @end group
1562 @end example
1563
1564 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1565 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1566 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1567 constant can be created with stringification, and the function name by
1568 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1569
1570 @example
1571 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1572
1573 struct command commands[] =
1574 @{
1575   COMMAND (quit),
1576   COMMAND (help),
1577   @dots{}
1578 @};
1579 @end example
1580
1581 @node Variadic Macros
1582 @section Variadic Macros
1583 @cindex variable number of arguments
1584 @cindex macros with variable arguments
1585 @cindex variadic macros
1586
1587 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1588 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1589 a function.  Here is an example:
1590
1591 @example
1592 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1593 @end example
1594
1595 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1596 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1597 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1598 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1599 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1600 have this expansion:
1601
1602 @example
1603 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1604      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1605 @end example
1606
1607 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1608 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1609 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1610 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1611 below for an important special case for @samp{##}.)
1612
1613 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1614 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1615 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1616 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1617 The @code{eprintf} macro above could be written
1618
1619 @example
1620 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1621 @end example
1622
1623 @noindent
1624 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1625 extension in the same macro.
1626
1627 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1628 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1629
1630 @example
1631 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1632 @end example
1633
1634 @noindent
1635 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1636 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1637 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1638 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1639 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1640 there will be an extra comma after the format string.
1641
1642 @example
1643 eprintf("success!\n", );
1644      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1645 @end example
1646
1647 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1648 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1649
1650 @example
1651 eprintf ("success!\n")
1652      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1653 @end example
1654
1655 @noindent
1656 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1657 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1658
1659 @example
1660 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1661 @end example
1662
1663 @noindent
1664 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1665 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1666 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1667 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1668
1669 @example
1670 eprintf ("success!\n")
1671      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1672 @end example
1673
1674 @noindent
1675 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1676 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1677 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1678 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1679 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1680 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1681 standard, and drops it otherwise.
1682
1683 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1684 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1685 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1686 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1687 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1688 purpose.
1689
1690 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1691 for a long time, but only with a named variable argument
1692 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1693 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1694 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1695 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1696 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1697
1698 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1699 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1700 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1701 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1702 be a comma, and there must be white space between that comma and
1703 whatever comes immediately before it:
1704
1705 @example
1706 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1707 @end example
1708
1709 @noindent
1710 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1711
1712 @node Predefined Macros
1713 @section Predefined Macros
1714
1715 @cindex predefined macros
1716 Several object-like macros are predefined; you use them without
1717 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1718 common, and system-specific.
1719
1720 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1721 predefined macros, but you cannot undefine them.
1722
1723 @menu
1724 * Standard Predefined Macros::
1725 * Common Predefined Macros::
1726 * System-specific Predefined Macros::
1727 * C++ Named Operators::
1728 @end menu
1729
1730 @node Standard Predefined Macros
1731 @subsection Standard Predefined Macros
1732 @cindex standard predefined macros.
1733
1734 The standard predefined macros are specified by the C and/or C++
1735 language standards, so they are available with all compilers that
1736 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1737 them.  Their names all start with double underscores.
1738
1739 @table @code
1740 @item __FILE__
1741 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1742 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1743 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1744 input file name argument.  For example,
1745 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1746 macro.
1747
1748 @item __LINE__
1749 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1750 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1751 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1752 new line of source code.
1753 @end table
1754
1755 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1756 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1757 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1758 example,
1759
1760 @example
1761 fprintf (stderr, "Internal error: "
1762                  "negative string length "
1763                  "%d at %s, line %d.",
1764          length, __FILE__, __LINE__);
1765 @end example
1766
1767 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1768 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1769 that file, when processing resumes on the input file that contained
1770 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1771 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1772 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1773 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1774
1775 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1776 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1777
1778 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1779 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1780 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1781 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1782 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1783 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1784
1785 @table @code
1786
1787 @item __DATE__
1788 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1789 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1790 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1791 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1792
1793 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1794 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1795 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1796
1797 @item __TIME__
1798 This macro expands to a string constant that describes the time at
1799 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1800 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1801
1802 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1803 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1804 @code{"??:??:??"}.
1805
1806 @item __STDC__
1807 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1808 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1809 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1810 preprocessor always conforms to the standard unless the
1811 @option{-traditional-cpp} option is used.
1812
1813 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1814
1815 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1816 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1817 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1818 processing system header files, but when processing user files
1819 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1820 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1821 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1822
1823 @item __STDC_VERSION__
1824 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1825 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1826 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1827 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1828 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1829 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1830
1831 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1832 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1833 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1834 not yet complete.
1835
1836 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1837 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1838
1839 @item __STDC_HOSTED__
1840 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1841 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1842 facilities of the standard C library available.
1843
1844 @item __cplusplus
1845 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1846 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1847 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1848 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1849 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1850 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1851 instead.  We hope to complete our implementation in the near future.
1852
1853 @end table
1854
1855 @node Common Predefined Macros
1856 @subsection Common Predefined Macros
1857 @cindex common predefined macros
1858
1859 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1860 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1861 which you are using GNU C@.  Their names all start with double
1862 underscores.
1863
1864 @table @code
1865
1866 @item __GNUC__
1867 @itemx __GNUC_MINOR__
1868 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1869 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1870 preprocessor: C, C++, and Objective-C@.  Their values are the major
1871 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1872 constants.  For example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1873 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  They
1874 are defined only when the entire compiler is in use; if you invoke the
1875 preprocessor directly, they are not defined.
1876
1877 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1878 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1879 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1880
1881 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1882 by GCC, you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1883 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1884 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1885 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1886 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1887 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1888 like this:
1889
1890 @example
1891 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1892 #if __GNUC__ > 3 || \
1893     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1894                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1895                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1896 @end example
1897
1898 @noindent
1899 Another approach is to use the predefined macros to
1900 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1901
1902 @example
1903 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1904                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1905                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1906 @dots{}
1907 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1908 #if GCC_VERSION > 30200
1909 @end example
1910
1911 @noindent
1912 Many people find this form easier to understand.
1913
1914 @item __OBJC__
1915 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1916 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1917 by a C compiler or a Objective-C compiler.
1918
1919 @item __GNUG__
1920 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1921 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1922
1923 @item __STRICT_ANSI__
1924 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1925 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
1926 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1927 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
1928 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
1929 standard.
1930
1931 @item __BASE_FILE__
1932 This macro expands to the name of the main input file, in the form
1933 of a C string constant.  This is the source file that was specified
1934 on the command line of the preprocessor or C compiler.
1935
1936 @item __INCLUDE_LEVEL__
1937 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
1938 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
1939 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
1940 end of every included file.  It starts out at 0, it's value within the
1941 base file specified on the command line.
1942
1943 @item __VERSION__
1944 This macro expands to a string constant which describes the version of
1945 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
1946 particular form, but it can be counted on to contain at least the
1947 release number.
1948
1949 @item __OPTIMIZE__
1950 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
1951 @itemx __NO_INLINE__
1952 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
1953 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
1954 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
1955 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
1956 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
1957 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
1958
1959 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
1960 definitions, using macros or inline functions, of system library
1961 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
1962 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
1963 are defined.  If they are defined, their value is 1.
1964
1965 @item __CHAR_UNSIGNED__
1966 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
1967 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
1968 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
1969 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
1970
1971 @item __WCHAR_UNSIGNED__
1972 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
1973 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
1974
1975 @item __REGISTER_PREFIX__
1976 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
1977 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
1978 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
1979 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
1980 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
1981 to a single @samp{%}.
1982
1983 @item __USER_LABEL_PREFIX__
1984 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
1985 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
1986 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
1987 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
1988
1989 This macro will have the correct definition even if
1990 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
1991 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
1992 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
1993
1994 @item __SIZE_TYPE__
1995 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
1996 @itemx __WCHAR_TYPE__
1997 @itemx __WINT_TYPE__
1998 These macros are defined to the correct underlying types for the
1999 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, and @code{wint_t}
2000 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2001 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2002 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2003 the typedefs.
2004
2005 @item __CHAR_BIT__
2006 Defined to the number of bits used in the representation of the
2007 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2008 numerical limits work correctly.  You should not use
2009 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2010
2011 @item __SCHAR_MAX__
2012 @itemx __WCHAR_MAX__
2013 @itemx __SHRT_MAX__
2014 @itemx __INT_MAX__
2015 @itemx __LONG_MAX__
2016 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2017 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t}, 
2018 @code{signed short},
2019 @code{signed int}, @code{signed long}, and @code{signed long long} types
2020 respectively.  They exist to make the standard header given numerical limits
2021 work correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2022 the appropriate headers.
2023
2024 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2025 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2026 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2027 handling.
2028
2029 @item __NEXT_RUNTIME__
2030 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2031 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C.  If the GNU
2032 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2033 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2034
2035 @item __LP64__
2036 @item _LP64
2037 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2038 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2039 @code{int} uses 32-bit.
2040 @end table
2041
2042 @node System-specific Predefined Macros
2043 @subsection System-specific Predefined Macros
2044
2045 @cindex system-specific predefined macros
2046 @cindex predefined macros, system-specific
2047 @cindex reserved namespace
2048
2049 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2050 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2051 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2052 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2053 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2054 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2055 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2056
2057 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2058 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2059 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2060 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2061 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2062 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2063 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2064 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2065 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2066 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2067
2068 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2069 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2070 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2071 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2072 defined.
2073
2074 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2075 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2076 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2077 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2078 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2079 check specifically for features you need, using a tool such as
2080 @command{autoconf}.
2081
2082 @node C++ Named Operators
2083 @subsection C++ Named Operators
2084 @cindex named operators
2085 @cindex C++ named operators
2086 @cindex iso646.h
2087
2088 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2089 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2090 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2091 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2092 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2093 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2094 macro expanding to the appropriate punctuator.
2095
2096 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2097
2098 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2099 @item Named Operator @tab Punctuator
2100 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2101 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2102 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2103 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2104 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2105 @item @code{not}    @tab @code{!}
2106 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2107 @item @code{or}     @tab @code{||}
2108 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2109 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2110 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2111 @end multitable
2112
2113 @node Undefining and Redefining Macros
2114 @section Undefining and Redefining Macros
2115 @cindex undefining macros
2116 @cindex redefining macros
2117 @findex #undef
2118
2119 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2120 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2121 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2122 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2123 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2124 macro.
2125
2126 @example
2127 #define FOO 4
2128 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2129 #undef FOO
2130 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2131 @end example
2132
2133 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2134 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2135 need not have any resemblance to the old definition.
2136
2137 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2138 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2139 Two macro definitions are effectively the same if:
2140 @itemize @bullet
2141 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2142 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2143 @item If there are any parameters, they are the same.
2144 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2145 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2146 count as whitespace.
2147 @end itemize
2148
2149 @noindent
2150 These definitions are effectively the same:
2151 @example
2152 #define FOUR (2 + 2)
2153 #define FOUR         (2    +    2)
2154 #define FOUR (2 /* two */ + 2)
2155 @end example
2156 @noindent
2157 but these are not:
2158 @example
2159 #define FOUR (2 + 2)
2160 #define FOUR ( 2+2 )
2161 #define FOUR (2 * 2)
2162 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2163 @end example
2164
2165 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2166 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2167 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2168 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2169 instance, two different headers to define a common macro.  The
2170 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2171
2172 @node Directives Within Macro Arguments
2173 @section Directives Within Macro Arguments
2174 @cindex macro arguments and directives
2175
2176 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2177 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2178 behavior in these cases is undefined.
2179
2180 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2181 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2182 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2183 this limitation, and people would often be surprised that they could
2184 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2185 conditional compilation in the argument list to a normal library
2186 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2187 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2188 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2189 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2190 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2191 function-like macro invocation not present.
2192
2193 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2194 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2195 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2196 pathological example:
2197
2198 @smallexample
2199 #define f(x) x x
2200 f (1
2201 #undef f
2202 #define f 2
2203 f)
2204 @end smallexample
2205
2206 @noindent
2207 which expands to
2208
2209 @smallexample
2210 1 2 1 2
2211 @end smallexample
2212
2213 @noindent
2214 with the semantics described above.
2215
2216 @node Macro Pitfalls
2217 @section Macro Pitfalls
2218 @cindex problems with macros
2219 @cindex pitfalls of macros
2220
2221 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2222 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2223 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2224
2225 @menu
2226 * Misnesting::
2227 * Operator Precedence Problems::
2228 * Swallowing the Semicolon::
2229 * Duplication of Side Effects::
2230 * Self-Referential Macros::
2231 * Argument Prescan::
2232 * Newlines in Arguments::
2233 @end menu
2234
2235 @node Misnesting
2236 @subsection Misnesting
2237
2238 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2239 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2240 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2241 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2242 arguments.  For example,
2243
2244 @example
2245 #define twice(x) (2*(x))
2246 #define call_with_1(x) x(1)
2247 call_with_1 (twice)
2248      @expansion{} twice(1)
2249      @expansion{} (2*(1))
2250 @end example
2251
2252 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2253 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2254 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2255 For example,
2256
2257 @example
2258 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2259 @dots{}
2260 strange(stderr) p, 35)
2261      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2262 @end example
2263
2264 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2265 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2266 should be avoided.
2267
2268 @node Operator Precedence Problems
2269 @subsection Operator Precedence Problems
2270 @cindex parentheses in macro bodies
2271
2272 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2273 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2274 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2275 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2276 way.
2277
2278 Suppose you define a macro as follows,
2279
2280 @example
2281 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2282 @end example
2283
2284 @noindent
2285 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2286 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2287 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2288
2289 @example
2290 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2291      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2292 @end example
2293
2294 @noindent
2295 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2296 C make it equivalent to this:
2297
2298 @example
2299 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2300 @end example
2301
2302 @noindent
2303 What we want is this:
2304
2305 @example
2306 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2307 @end example
2308
2309 @noindent
2310 Defining the macro as
2311
2312 @example
2313 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2314 @end example
2315
2316 @noindent
2317 provides the desired result.
2318
2319 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2320 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2321 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2322 means something very different.  Here is what it expands to:
2323
2324 @example
2325 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2326 @end example
2327
2328 @noindent
2329 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2330 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2331 was intended to be inside.
2332
2333 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2334 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2335
2336 @example
2337 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2338 @end example
2339
2340 @node Swallowing the Semicolon
2341 @subsection Swallowing the Semicolon
2342 @cindex semicolons (after macro calls)
2343
2344 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2345 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2346 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2347 characters:
2348
2349 @example
2350 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2351 @{ char *lim = (limit);         \
2352   while (p < lim) @{            \
2353     if (*p++ != ' ') @{         \
2354       p--; break; @}@}@}
2355 @end example
2356
2357 @noindent
2358 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2359 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2360 be laid out if not part of a macro definition.
2361
2362 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2363 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2364 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2365 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2366 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2367 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2368
2369 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2370 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2371
2372 @example
2373 if (*p != 0)
2374   SKIP_SPACES (p, lim);
2375 else @dots{}
2376 @end example
2377
2378 @noindent
2379 The presence of two statements---the compound statement and a null
2380 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2381 makes invalid C code.
2382
2383 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2384 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2385
2386 @example
2387 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2388 do @{ char *lim = (limit);         \
2389      while (p < lim) @{            \
2390        if (*p++ != ' ') @{         \
2391          p--; break; @}@}@}          \
2392 while (0)
2393 @end example
2394
2395 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2396
2397 @example
2398 do @{@dots{}@} while (0);
2399 @end example
2400
2401 @noindent
2402 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2403 generate no extra code for it.
2404
2405 @node Duplication of Side Effects
2406 @subsection Duplication of Side Effects
2407
2408 @cindex side effects (in macro arguments)
2409 @cindex unsafe macros
2410 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2411
2412 @example
2413 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2414 @end example
2415
2416 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2417 as shown here,
2418
2419 @example
2420 next = min (x + y, foo (z));
2421 @end example
2422
2423 @noindent
2424 it expands as follows:
2425
2426 @example
2427 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2428 @end example
2429
2430 @noindent
2431 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2432 for @code{Y}.
2433
2434 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2435 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2436 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2437 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2438 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2439 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2440
2441 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2442 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2443 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2444 follows:
2445
2446 @example
2447 #define min(X, Y)                \
2448 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2449    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2450    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2451 @end example
2452
2453 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2454 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2455 This permits us to define local variables and assign each argument to
2456 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2457 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2458 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2459
2460 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2461 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2462 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2463 that variable in @code{min}:
2464
2465 @example
2466 @group
2467 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2468 @dots{}
2469 @{
2470   int tem = foo (z);
2471   next = min (x + y, tem);
2472 @}
2473 @end group
2474 @end example
2475
2476 @noindent
2477 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2478
2479 @node Self-Referential Macros
2480 @subsection Self-Referential Macros
2481 @cindex self-reference
2482
2483 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2484 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2485 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2486 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2487 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2488 the preprocessor output unchanged.  Let's consider an example:
2489
2490 @example
2491 #define foo (4 + foo)
2492 @end example
2493
2494 @noindent
2495 where @code{foo} is also a variable in your program.
2496
2497 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2498 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2499 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2500
2501 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2502 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2503 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2504 wherever @code{foo} is referred to.
2505
2506 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2507 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2508 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2509 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2510 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2511
2512 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2513 expands to itself.  If you write
2514
2515 @example
2516 #define EPERM EPERM
2517 @end example
2518
2519 @noindent
2520 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2521 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2522 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2523 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2524 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2525
2526 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2527 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2528 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2529 either.  Thus, if we have
2530
2531 @example
2532 #define x (4 + y)
2533 #define y (2 * x)
2534 @end example
2535
2536 @noindent
2537 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2538
2539 @example
2540 @group
2541 x    @expansion{} (4 + y)
2542      @expansion{} (4 + (2 * x))
2543
2544 y    @expansion{} (2 * x)
2545      @expansion{} (2 * (4 + y))
2546 @end group
2547 @end example
2548
2549 @noindent
2550 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2551 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2552
2553 @node Argument Prescan
2554 @subsection Argument Prescan
2555 @cindex expansion of arguments
2556 @cindex macro argument expansion
2557 @cindex prescan of macro arguments
2558
2559 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2560 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2561 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2562 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2563 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2564 macro calls in them.
2565
2566 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2567 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2568 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2569 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2570 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2571 same results.
2572
2573 You might expect the double scan to change the results when a
2574 self-referential macro is used in an argument of another macro
2575 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2576 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2577 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2578 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2579 second scan either.
2580
2581 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2582 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2583 that the prescan does make a difference in three special cases:
2584
2585 @itemize @bullet
2586 @item
2587 Nested calls to a macro.
2588
2589 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2590 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2591 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2592 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2593 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2594 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2595 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2596 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2597 be expanded.
2598
2599 @item
2600 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2601
2602 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2603 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2604 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2605 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2606 instance, if you have
2607
2608 @example
2609 #define AFTERX(x) X_ ## x
2610 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2611 #define TABLESIZE 1024
2612 #define BUFSIZE TABLESIZE
2613 @end example
2614
2615 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2616 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2617 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2618
2619 @item
2620 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2621
2622 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2623 wrong number of arguments.  Here is an example:
2624
2625 @example
2626 #define foo  a,b
2627 #define bar(x) lose(x)
2628 #define lose(x) (1 + (x))
2629 @end example
2630
2631 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2632 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2633 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2634 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2635 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2636 arithmetic operations:
2637
2638 @example
2639 #define foo (a,b)
2640 @exdent or
2641 #define bar(x) lose((x))
2642 @end example
2643
2644 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2645 definition from being interpreted as an argument separator.
2646
2647 @end itemize
2648
2649 @node Newlines in Arguments
2650 @subsection Newlines in Arguments
2651 @cindex newlines in macro arguments
2652
2653 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2654 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2655 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2656 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2657 different to the line containing the argument causing the problem.
2658
2659 Here is an example illustrating this:
2660
2661 @example
2662 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2663
2664 ignore_second_arg (foo (),
2665                    ignored (),
2666                    syntax error);
2667 @end example
2668
2669 @noindent
2670 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2671 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2672 even though the problematic code comes from line five.
2673
2674 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2675
2676 @node Conditionals
2677 @chapter Conditionals
2678 @cindex conditionals
2679
2680 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2681 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2682 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2683 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2684 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2685
2686 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2687 statement in C, but it is important to understand the difference between
2688 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2689 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2690 behave differently from run to run, depending on the data it is
2691 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2692 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2693 code to be included in the program depending on the situation at the
2694 time of compilation.
2695
2696 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2697 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2698 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2699 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2700 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2701 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2702 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2703 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2704 remains syntactically valid when it is not to be used.
2705
2706 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2707 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2708
2709 @menu
2710 * Conditional Uses::
2711 * Conditional Syntax::
2712 * Deleted Code::
2713 @end menu
2714
2715 @node Conditional Uses
2716 @section Conditional Uses
2717
2718 There are three general reasons to use a conditional.
2719
2720 @itemize @bullet
2721 @item
2722 A program may need to use different code depending on the machine or
2723 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2724 operating system may be erroneous on another operating system; for
2725 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2726 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2727 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2728 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2729 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2730
2731 @item
2732 You may want to be able to compile the same source file into two
2733 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2734 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2735 those data for debugging, and the other not.
2736
2737 @item
2738 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2739 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2740 @end itemize
2741
2742 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2743 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2744 conditionals.
2745
2746 @node Conditional Syntax
2747 @section Conditional Syntax
2748
2749 @findex #if
2750 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2751 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2752
2753 @menu
2754 * Ifdef::
2755 * If::
2756 * Defined::
2757 * Else::
2758 * Elif::
2759 @end menu
2760
2761 @node Ifdef
2762 @subsection Ifdef
2763 @findex #ifdef
2764 @findex #endif
2765
2766 The simplest sort of conditional is
2767
2768 @example
2769 @group
2770 #ifdef @var{MACRO}
2771
2772 @var{controlled text}
2773
2774 #endif /* @var{MACRO} */
2775 @end group
2776 @end example
2777
2778 @cindex conditional group
2779 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2780 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2781 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2782 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2783
2784 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2785 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2786 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2787 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2788 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2789 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2790 group in one file and end it in another.
2791
2792 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2793 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
2794 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
2795 that all comments and string literals inside a failing conditional group
2796 must still be properly ended.
2797
2798 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
2799 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
2800 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
2801 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
2802 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
2803 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
2804 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
2805
2806 @findex #ifndef
2807 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
2808 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
2809 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
2810 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
2811
2812 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
2813 Here are some samples.
2814
2815 @itemize @bullet
2816 @item
2817 Some macros are predefined on each kind of machine
2818 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
2819 code specially tuned for a particular machine.
2820
2821 @item
2822 System header files define more macros, associated with the features
2823 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
2824 using a system feature on a machine where it is not implemented.
2825
2826 @item
2827 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
2828 command line options when you compile the program.  You can arrange to
2829 compile the same source file into two different programs by choosing a
2830 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
2831 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
2832 state of the macro with command line options, perhaps set in the
2833 Makefile.  @xref{Invocation}.
2834
2835 @item
2836 Your program might have a special header file (often called
2837 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
2838 define or not define macros depending on the features of the system and
2839 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
2840 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
2841 @end itemize
2842
2843 @node If
2844 @subsection If
2845
2846 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
2847 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
2848
2849 @example
2850 @group
2851 #if @var{expression}
2852
2853 @var{controlled text}
2854
2855 #endif /* @var{expression} */
2856 @end group
2857 @end example
2858
2859 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
2860 restrictions.  It may contain
2861
2862 @itemize @bullet
2863 @item
2864 Integer constants.
2865
2866 @item
2867 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
2868 code.
2869
2870 @item
2871 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
2872 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
2873 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
2874 short-circuiting rules of standard C@.
2875
2876 @item
2877 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
2878 computation of the expression's value begins.
2879
2880 @item
2881 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
2882 are defined in the middle of an @samp{#if}.
2883
2884 @item
2885 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
2886 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
2887 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
2888 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
2889 function call parentheses are also treated as zero.
2890
2891 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
2892 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
2893 not a macro in an @samp{#if}.
2894 @end itemize
2895
2896 The preprocessor does not know anything about types in the language.
2897 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
2898 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
2899 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
2900 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
2901
2902 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
2903 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
2904 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
2905 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
2906 expression, and may give different results in some cases.  If the value
2907 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
2908 text} is included; otherwise it is skipped.
2909
2910 If @var{expression} is not correctly formed, GCC issues an error and
2911 treats the conditional as having failed.
2912
2913 @node Defined
2914 @subsection Defined
2915
2916 @cindex @code{defined}
2917 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
2918 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
2919 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
2920 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
2921 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
2922 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
2923
2924 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
2925 existence at once.  For example,
2926
2927 @example
2928 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
2929 @end example
2930
2931 @noindent
2932 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
2933 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
2934
2935 Conditionals written like this:
2936
2937 @example
2938 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
2939 @end example
2940
2941 @noindent
2942 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
2943 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
2944 the value zero.
2945
2946 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
2947 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
2948 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
2949 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
2950 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
2951
2952 @node Else
2953 @subsection Else
2954
2955 @findex #else
2956 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
2957 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
2958 looks like:
2959
2960 @example
2961 @group
2962 #if @var{expression}
2963 @var{text-if-true}
2964 #else /* Not @var{expression} */
2965 @var{text-if-false}
2966 #endif /* Not @var{expression} */
2967 @end group
2968 @end example
2969
2970 @noindent
2971 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
2972 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
2973 opposite happens.
2974
2975 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
2976
2977 @node Elif
2978 @subsection Elif
2979
2980 @findex #elif
2981 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
2982 possible alternatives.  For example, you might have
2983
2984 @example
2985 #if X == 1
2986 @dots{}
2987 #else /* X != 1 */
2988 #if X == 2
2989 @dots{}
2990 #else /* X != 2 */
2991 @dots{}
2992 #endif /* X != 2 */
2993 #endif /* X != 1 */
2994 @end example
2995
2996 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
2997 abbreviated as follows:
2998
2999 @example
3000 #if X == 1
3001 @dots{}
3002 #elif X == 2
3003 @dots{}
3004 #else /* X != 2 and X != 1*/
3005 @dots{}
3006 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3007 @end example
3008
3009 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3010 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3011 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3012 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3013 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3014 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3015
3016 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3017 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3018 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3019 @samp{#elif} directives within it have failed.
3020
3021 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3022 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3023
3024 @node Deleted Code
3025 @section Deleted Code
3026 @cindex commenting out code
3027
3028 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3029 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3030 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3031 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3032 syntax errors.
3033
3034 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3035 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3036 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3037 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3038 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3039
3040 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3041 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3042 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3043
3044 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3045 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3046 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3047 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3048 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3049 @samp{/*}.
3050
3051 @node Diagnostics
3052 @chapter Diagnostics
3053 @cindex diagnostic
3054 @cindex reporting errors
3055 @cindex reporting warnings
3056
3057 @findex #error
3058 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3059 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3060 are used as the error message.
3061
3062 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3063 combination of parameters which you know the program does not properly
3064 support.  For example, if you know that the program will not run
3065 properly on a VAX, you might write
3066
3067 @example
3068 @group
3069 #ifdef __vax__
3070 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3071 #endif
3072 @end group
3073 @end example
3074
3075 If you have several configuration parameters that must be set up by
3076 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3077 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3078
3079 @example
3080 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3081 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3082 #endif
3083 @end example
3084
3085 @findex #warning
3086 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3087 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3088 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3089
3090 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3091 directing the user to the header file which should be used instead.
3092
3093 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3094 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3095 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3096 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3097 problems with apostrophes and the like.
3098
3099 @node Line Control
3100 @chapter Line Control
3101 @cindex line control
3102
3103 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3104 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3105 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3106 reported as having appeared on the line of the source file where the
3107 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3108
3109 If you write a program which generates source code, such as the
3110 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3111 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3112 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3113 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3114 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3115 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3116
3117 @findex #line
3118 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3119 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3120 directive that specifies the original line number and source file name
3121 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3122 @samp{#line} has three variants:
3123
3124 @table @code
3125 @item #line @var{linenum}
3126 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3127 the line number which should be reported for the following line of
3128 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3129
3130 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3131 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3132 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3133 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3134 file it specifies, until something else happens to change that.
3135 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3136 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3137 @samp{#include}.
3138
3139 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3140 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3141 and most other compilers do.
3142
3143 @item #line @var{anything else}
3144 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3145 The result should match one of the above two forms.
3146 @end table
3147
3148 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3149 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3150 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3151 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3152 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3153
3154 @smallexample
3155 #line 1 "../src/gram.y"
3156 #include "gram.h"
3157 @end smallexample
3158
3159 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3160 chain; the directory containing the physical source file would not be
3161 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3162 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3163
3164 We made this change because the old behavior caused problems when
3165 generated source files were transported between machines.  For instance,
3166 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3167 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3168 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3169 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3170 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3171 build is likely to fail.
3172
3173 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3174 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3175 which would be visible searching from the directory containing the
3176 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3177 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3178 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3179 files, which is difficult and error-prone.
3180
3181 @node Pragmas
3182 @chapter Pragmas
3183
3184 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3185 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3186 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3187 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3188 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3189
3190 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3191 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3192 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3193 entire translation unit or source file.
3194
3195 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3196 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3197 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3198 recognized by previous versions are still recognized without the
3199 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3200 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3201 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3202
3203 @cindex @code{_Pragma}
3204 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3205 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3206 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3207 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3208 in a macro.
3209
3210 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3211 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3212 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3213 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3214 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3215 @samp{#pragma} directive.  For example,
3216
3217 @example
3218 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3219 @end example
3220
3221 @noindent
3222 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3223 same effect could be achieved using macros, for example
3224
3225 @example
3226 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3227 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3228 @end example
3229
3230 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3231 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3232 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3233 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3234 its own.
3235
3236 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3237 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3238 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3239
3240 @ftable @code
3241 @item #pragma GCC dependency
3242 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3243 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3244 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3245 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3246 other file is searched for using the normal include search path.
3247 Optional trailing text can be used to give more information in the
3248 warning message.
3249
3250 @example
3251 #pragma GCC dependency "parse.y"
3252 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3253 @end example
3254
3255 @item #pragma GCC poison
3256 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3257 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3258 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3259 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3260 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3261 after the directive, it is a hard error.  For example,
3262
3263 @example
3264 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3265 sprintf(some_string, "hello");
3266 @end example
3267
3268 @noindent
3269 will produce an error.
3270
3271 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3272 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3273 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3274 about system headers defining macros that use it.
3275
3276 For example,
3277
3278 @example
3279 #define strrchr rindex
3280 #pragma GCC poison rindex
3281 strrchr(some_string, 'h');
3282 @end example
3283
3284 @noindent
3285 will not produce an error.
3286
3287 @item #pragma GCC system_header
3288 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3289 current file to be treated as if it came from a system header.
3290 @xref{System Headers}.
3291
3292 @end ftable
3293
3294 @node Other Directives
3295 @chapter Other Directives
3296
3297 @findex #ident
3298 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3299 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3300 the object file.  On other systems, the directive is ignored.
3301
3302 This directive is not part of the C standard, but it is not an official
3303 GNU extension either.  We believe it came from System V@.
3304
3305 @findex #sccs
3306 The @samp{#sccs} directive is recognized, because it appears in the
3307 header files of some systems.  It is a very old, obscure, extension
3308 which we did not invent, and we have been unable to find any
3309 documentation of what it should do, so GCC simply ignores it.
3310
3311 @cindex null directive
3312 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3313 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3314 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3315 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3316 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3317 produce no output, rather than a line of output containing just a
3318 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3319
3320 @node Preprocessor Output
3321 @chapter Preprocessor Output
3322
3323 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3324 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3325 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3326 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3327 textual output.
3328 @c FIXME: Document the library interface.
3329
3330 @cindex output format
3331 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3332 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3333 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3334 discarded.
3335
3336 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3337 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3338 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3339 to become a single space, with the exception that the first token on a
3340 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3341 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3342 original source file.  This is so the output is easy to read.
3343 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3344 whitespace where there was none in the original source, except where
3345 necessary to prevent an accidental token paste.
3346
3347 @cindex linemarkers
3348 Source file name and line number information is conveyed by lines
3349 of the form
3350
3351 @example
3352 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3353 @end example
3354
3355 @noindent
3356 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3357 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3358 that the following line originated in file @var{filename} at line
3359 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3360 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3361
3362 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3363 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3364 separate them.  Here is what the flags mean:
3365
3366 @table @samp
3367 @item 1
3368 This indicates the start of a new file.
3369 @item 2
3370 This indicates returning to a file (after having included another file).
3371 @item 3
3372 This indicates that the following text comes from a system header file,
3373 so certain warnings should be suppressed.
3374 @item 4
3375 This indicates that the following text should be treated as being
3376 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3377 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3378 @end table
3379
3380 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3381 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3382 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3383 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3384 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3385
3386 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3387 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3388 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3389 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3390 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3391 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3392 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3393 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3394 the directive name.
3395
3396 @node Traditional Mode
3397 @chapter Traditional Mode
3398
3399 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3400 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3401 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3402 preprocessor.
3403
3404 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3405 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3406 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3407
3408 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3409 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3410 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3411 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3412 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3413 that actually matter.
3414
3415 @menu
3416 * Traditional lexical analysis::
3417 * Traditional macros::
3418 * Traditional miscellany::
3419 * Traditional warnings::
3420 @end menu
3421
3422 @node Traditional lexical analysis
3423 @section Traditional lexical analysis
3424
3425 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3426 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3427 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3428
3429 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3430 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3431 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3432 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3433 do this.
3434
3435 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3436 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3437 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3438
3439 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3440 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3441 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3442 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3443 directive.
3444
3445 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3446 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3447 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3448 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3449 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3450 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3451
3452 @smallexample
3453 #if foo/**/bar
3454 @end smallexample
3455
3456 @noindent
3457 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3458 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3459 directive is equivalent to
3460
3461 @smallexample
3462 #if foo bar
3463 @end smallexample
3464
3465 @noindent
3466 rather than
3467
3468 @smallexample
3469 #if foobar
3470 @end smallexample
3471
3472 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3473 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3474 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3475 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3476 you will get a syntax error.
3477
3478 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3479 require matching quotes.  For example:
3480
3481 @smallexample
3482 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3483 "/* This is not a comment.  */
3484 /* This is a comment.  The following #include directive
3485    is ill-formed.  */
3486 #include <stdio.h
3487 @end smallexample
3488
3489 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3490 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3491
3492 @node Traditional macros
3493 @section Traditional macros
3494
3495 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3496 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3497 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3498 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3499 whitespace.
3500
3501 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3502 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}). An
3503 unclosed string or character constant continues into the text
3504 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3505 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3506 produce a single token.
3507
3508 Normally comments are removed from the replacement text after the
3509 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3510 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3511 implementation removes comments even before saving the macro
3512 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3513 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3514
3515 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3516 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3517 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3518 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3519 macro replacement, do not expand.
3520
3521 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3522 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3523 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3524 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3525 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3526 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3527 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3528 offending macro invocation.
3529
3530 @smallexample
3531 #define PLUS +
3532 #define INC(x) PLUS+x
3533 INC(foo);
3534      @expansion{} ++foo;
3535 @end smallexample
3536
3537 Function-like macros are similar in form but quite different in
3538 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3539 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3540 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3541 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3542 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3543 closing quote is treated like any other character.  There is no
3544 facility for handling variadic macros.
3545
3546 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3547 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3548 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3549 whitespace.  In particular
3550
3551 @smallexample
3552 f( )
3553 @end smallexample
3554
3555 @noindent
3556 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3557 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3558 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3559 whitespace between the parentheses.
3560
3561 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3562 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3563 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3564
3565 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3566 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3567 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3568 example
3569
3570 @smallexample
3571 #define str(x) "x"
3572 str(/* A comment */some text )
3573      @expansion{} "some text "
3574 @end smallexample
3575
3576 @noindent
3577 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3578 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3579 pasting.
3580
3581 @smallexample
3582 #define suffix(x) foo_/**/x
3583 suffix(bar)
3584      @expansion{} foo_bar
3585 @end smallexample
3586
3587 @node Traditional miscellany
3588 @section Traditional miscellany
3589
3590 Here are some things to be aware of when using the traditional
3591 preprocessor.
3592
3593 @itemize @bullet
3594 @item
3595 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3596 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3597 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3598 follow the @samp{#}.
3599
3600 @item
3601 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3602 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3603 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3604 including extensions, with the exception that the effects of
3605 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3606
3607 @item
3608 __STDC__ is not defined.
3609
3610 @item
3611 If you use digraphs the behavior is undefined.
3612
3613 @item
3614 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3615 the behavior is undefined.
3616
3617 @end itemize
3618
3619 @node Traditional warnings
3620 @section Traditional warnings
3621 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3622 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3623 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3624 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3625 operators.
3626
3627 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3628
3629 @itemize @bullet
3630 @item
3631 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3632 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3633 but does not in ISO C@.
3634
3635 @item
3636 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3637 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3638 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3639 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3640 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3641 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3642 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3643 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3644 suggests avoiding it altogether.
3645
3646 @item
3647 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3648 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3649 that the macro is not expanded.
3650
3651 @item
3652 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3653
3654 @item
3655 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3656 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3657 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3658 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3659 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3660 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3661
3662 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3663 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3664 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3665 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3666 @end itemize
3667
3668 @node Implementation Details
3669 @chapter Implementation Details
3670
3671 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3672 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3673 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3674 change subtly in future implementations.
3675
3676 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3677 versions of CPP@.
3678
3679 @menu
3680 * Implementation-defined behavior::
3681 * Implementation limits::
3682 * Obsolete Features::
3683 * Differences from previous versions::
3684 @end menu
3685
3686 @node Implementation-defined behavior
3687 @section Implementation-defined behavior
3688 @cindex implementation-defined behavior
3689
3690 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3691 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3692 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3693 and stick to it.
3694 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3695
3696 @itemize @bullet
3697 @need 1000
3698 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3699 execution character set.
3700
3701 Currently, GNU cpp only supports character sets that are strict supersets
3702 of ASCII, and performs no translation of characters.
3703
3704 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3705
3706 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3707 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3708 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3709 same column as it did in the original source file.
3710
3711 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3712
3713 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3714 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3715 values they would have on the target machine.
3716
3717 The compiler values a multi-character character constant a character
3718 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3719 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3720 character truncated to the width of a target character.  The final
3721 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3722 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3723 change from versions 3.1 and earlier of GCC).  If there are more
3724 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3725 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3726 ignored.
3727
3728 For example, 'ab' for a target with an 8-bit @code{char} would be
3729 interpreted as @w{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3730 'b')}, and '\234a' as @w{(int) ((unsigned char) '\234' * 256 + (unsigned
3731 char) 'a')}.
3732
3733 @item Source file inclusion.
3734
3735 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3736 @ref{Include Operation}.
3737
3738 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3739 @samp{#include} directive.
3740
3741 @xref{Computed Includes}.
3742
3743 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3744 results in a standard pragma.
3745
3746 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3747 question does not arise.
3748
3749 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3750 pragmas.
3751
3752 @end itemize
3753
3754 @node Implementation limits
3755 @section Implementation limits
3756 @cindex implementation limits
3757
3758 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3759 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3760 and all the others we are aware of.  We intend there to be as few limits
3761 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3762 please report that to us as a bug.  (See the section on reporting bugs in
3763 the GCC manual.)
3764
3765 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3766 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3767 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3768 therefore depend on many things, such as the size of other things
3769 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3770 consumed by other processes on the same computer, etc.
3771
3772 @itemize @bullet
3773
3774 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
3775
3776 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
3777 The standard requires at least 15 levels.
3778
3779 @item Nesting levels of conditional inclusion.
3780
3781 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
3782 available memory.
3783
3784 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
3785
3786 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
3787 conditional expressions, it is limited only by available memory.
3788
3789 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
3790
3791 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
3792 requires only that the first 63 be significant.
3793
3794 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
3795
3796 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
3797 by available memory.
3798
3799 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
3800
3801 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
3802 required by the standard is 127.
3803
3804 @item Number of characters on a logical source line.
3805
3806 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
3807 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
3808 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
3809
3810 @item Maximum size of a source file.
3811
3812 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
3813 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
3814 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
3815 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
3816 may not be a limitation.
3817
3818 @end itemize
3819
3820 @node Obsolete Features
3821 @section Obsolete Features
3822
3823 CPP has a number of features which are present mainly for
3824 compatibility with older programs.  We discourage their use in new code.
3825 In some cases, we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
3826
3827 @menu
3828 * Assertions::
3829 * Obsolete once-only headers::
3830 @end menu
3831
3832 @node Assertions
3833 @subsection Assertions
3834 @cindex assertions
3835
3836 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
3837 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
3838 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
3839 define them with preprocessing directives or command-line options.
3840
3841 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
3842 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
3843 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
3844 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
3845 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
3846 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
3847 all.
3848
3849 @cindex predicates
3850 An assertion looks like this:
3851
3852 @example
3853 #@var{predicate} (@var{answer})
3854 @end example
3855
3856 @noindent
3857 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
3858 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
3859 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
3860 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
3861 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
3862 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
3863 answer.
3864
3865 @cindex testing predicates
3866 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
3867 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
3868 asserted as an answer for @code{machine}.
3869
3870 @example
3871 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
3872 @end example
3873
3874 @noindent
3875 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
3876 omitting the answer in the conditional:
3877
3878 @example
3879 #if #machine
3880 @end example
3881
3882 @findex #assert
3883 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
3884 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
3885 identifies assertions in conditionals.
3886
3887 @example
3888 #assert @var{predicate} (@var{answer})
3889 @end example
3890
3891 @noindent
3892 You may make several assertions with the same predicate and different
3893 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
3894 same predicate.  All the answers for any given predicate are
3895 simultaneously true.
3896
3897 @cindex assertions, canceling
3898 @findex #unassert
3899 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
3900 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
3901 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
3902 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
3903 leaving out the answer:
3904
3905 @example
3906 #unassert @var{predicate}
3907 @end example
3908
3909 @noindent
3910 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
3911 no effect.
3912
3913 You can also make or cancel assertions using command line options.
3914 @xref{Invocation}.
3915
3916 @node Obsolete once-only headers
3917 @subsection Obsolete once-only headers
3918
3919 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
3920 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef},
3921 and we recommend you do not use them in new programs.
3922
3923 @findex #import
3924 In the Objective-C language, there is a variant of @samp{#include}
3925 called @samp{#import} which includes a file, but does so at most once.
3926 If you use @samp{#import} instead of @samp{#include}, then you don't
3927 need the conditionals inside the header file to prevent multiple
3928 inclusion of the contents.  GCC permits the use of @samp{#import} in C
3929 and C++ as well as Objective-C@.  However, it is not in standard C or C++
3930 and should therefore not be used by portable programs.
3931
3932 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
3933 a header file to know that it should only be included once.  It is much
3934 better for the header file's implementor to write the file so that users
3935 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
3936 this goal.
3937
3938 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
3939 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
3940 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
3941 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
3942
3943 Another way to prevent a header file from being included more than once
3944 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
3945 seen when scanning a header file, that file will never be read again, no
3946 matter what.
3947
3948 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
3949 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
3950 in a portable program.
3951
3952 @node Differences from previous versions
3953 @section Differences from previous versions
3954 @cindex differences from previous versions
3955
3956 This section details behavior which has changed from previous versions
3957 of CPP@.  We do not plan to change it again in the near future, but
3958 we do not promise not to, either.
3959
3960 The ``previous versions'' discussed here are 2.95 and before.  The
3961 behavior of GCC 3.0 is mostly the same as the behavior of the widely
3962 used 2.96 and 2.97 development snapshots.  Where there are differences,
3963 they generally represent bugs in the snapshots.
3964
3965 @itemize @bullet
3966
3967 @item Order of evaluation of @samp{#} and @samp{##} operators
3968
3969 The standard does not specify the order of evaluation of a chain of
3970 @samp{##} operators, nor whether @samp{#} is evaluated before, after, or
3971 at the same time as @samp{##}.  You should therefore not write any code
3972 which depends on any specific ordering.  It is possible to guarantee an
3973 ordering, if you need one, by suitable use of nested macros.
3974
3975 An example of where this might matter is pasting the arguments @samp{1},
3976 @samp{e} and @samp{-2}.  This would be fine for left-to-right pasting,
3977 but right-to-left pasting would produce an invalid token @samp{e-2}.
3978
3979 GCC 3.0 evaluates @samp{#} and @samp{##} at the same time and strictly
3980 left to right.  Older versions evaluated all @samp{#} operators first,
3981 then all @samp{##} operators, in an unreliable order.
3982
3983 @item The form of whitespace between tokens in preprocessor output
3984
3985 @xref{Preprocessor Output}, for the current textual format.  This is
3986 also the format used by stringification.  Normally, the preprocessor
3987 communicates tokens directly to the compiler's parser, and whitespace
3988 does not come up at all.
3989
3990 Older versions of GCC preserved all whitespace provided by the user and
3991 inserted lots more whitespace of their own, because they could not
3992 accurately predict when extra spaces were needed to prevent accidental
3993 token pasting.
3994
3995 @item Optional argument when invoking rest argument macros
3996
3997 As an extension, GCC permits you to omit the variable arguments entirely
3998 when you use a variable argument macro.  This is forbidden by the 1999 C
3999 standard, and will provoke a pedantic warning with GCC 3.0.  Previous
4000 versions accepted it silently.
4001
4002 @item @samp{##} swallowing preceding text in rest argument macros
4003
4004 Formerly, in a macro expansion, if @samp{##} appeared before a variable
4005 arguments parameter, and the set of tokens specified for that argument
4006 in the macro invocation was empty, previous versions of CPP would
4007 back up and remove the preceding sequence of non-whitespace characters
4008 (@strong{not} the preceding token).  This extension is in direct
4009 conflict with the 1999 C standard and has been drastically pared back.
4010
4011 In the current version of the preprocessor, if @samp{##} appears between
4012 a comma and a variable arguments parameter, and the variable argument is
4013 omitted entirely, the comma will be removed from the expansion.  If the
4014 variable argument is empty, or the token before @samp{##} is not a
4015 comma, then @samp{##} behaves as a normal token paste.
4016
4017 @item @samp{#line} and @samp{#include}
4018
4019 The @samp{#line} directive used to change GCC's notion of the
4020 ``directory containing the current file,'' used by @samp{#include} with
4021 a double-quoted header file name.  In 3.0 and later, it does not.
4022 @xref{Line Control}, for further explanation.
4023
4024 @item Syntax of @samp{#line}
4025
4026 In GCC 2.95 and previous, the string constant argument to @samp{#line}
4027 was treated the same way as the argument to @samp{#include}: backslash
4028 escapes were not honored, and the string ended at the second @samp{"}.
4029 This is not compliant with the C standard.  In GCC 3.0, an attempt was
4030 made to correct the behavior, so that the string was treated as a real
4031 string constant, but it turned out to be buggy.  In 3.1, the bugs have
4032 been fixed.  (We are not fixing the bugs in 3.0 because they affect
4033 relatively few people and the fix is quite invasive.)
4034
4035 @end itemize
4036
4037 @node Invocation
4038 @chapter Invocation
4039 @cindex invocation
4040 @cindex command line
4041
4042 Most often when you use the C preprocessor you will not have to invoke it
4043 explicitly: the C compiler will do so automatically.  However, the
4044 preprocessor is sometimes useful on its own.  All the options listed
4045 here are also acceptable to the C compiler and have the same meaning,
4046 except that the C compiler has different rules for specifying the output
4047 file.
4048
4049 @strong{Note:} Whether you use the preprocessor by way of @command{gcc}
4050 or @command{cpp}, the @dfn{compiler driver} is run first.  This
4051 program's purpose is to translate your command into invocations of the
4052 programs that do the actual work.  Their command line interfaces are
4053 similar but not identical to the documented interface, and may change
4054 without notice.
4055
4056 @ignore
4057 @c man begin SYNOPSIS
4058 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4059     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-W}@var{warn}@dots{}]
4060     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4061     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}] [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4062     [@option{-x} @var{language}] [@option{-std=}@var{standard}]
4063     @var{infile} @var{outfile}
4064
4065 Only the most useful options are listed here; see below for the remainder.
4066 @c man end
4067 @c man begin SEEALSO
4068 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4069 gcc(1), as(1), ld(1), and the Info entries for @file{cpp}, @file{gcc}, and
4070 @file{binutils}.
4071 @c man end
4072 @end ignore
4073
4074 @c man begin OPTIONS
4075 The C preprocessor expects two file names as arguments, @var{infile} and
4076 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4077 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4078 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4079
4080 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4081 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4082 means to write to standard output.  Also, if either file is omitted, it
4083 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4084
4085 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4086 which take an argument may have that argument appear either immediately
4087 after the option, or with a space between option and argument:
4088 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4089
4090 @cindex grouping options
4091 @cindex options, grouping
4092 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4093 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4094 @w{@samp{-d -M}}.
4095
4096 @cindex options
4097 @include cppopts.texi
4098 @c man end
4099
4100 @node Environment Variables
4101 @chapter Environment Variables
4102 @cindex environment variables
4103 @c man begin ENVIRONMENT
4104
4105 This section describes the environment variables that affect how CPP
4106 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4107 when searching for include files, or to control dependency output.
4108
4109 Note that you can also specify places to search using options such as
4110 @option{-I}, and control dependency output with options like
4111 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4112 environment variables, which in turn take precedence over the
4113 configuration of GCC@.
4114  
4115 @include cppenv.texi
4116 @c man end
4117
4118 @page
4119 @include fdl.texi
4120
4121 @page
4122 @node Index of Directives
4123 @unnumbered Index of Directives
4124 @printindex fn
4125
4126 @node Option Index
4127 @unnumbered Option Index
4128 @noindent
4129 CPP's command line options and environment variables are indexed here
4130 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4131 @printindex op
4132
4133 @page
4134 @node Concept Index
4135 @unnumbered Concept Index
4136 @printindex cp
4137
4138 @bye