OSDN Git Service

* config/arm/arm-protos.h (arm_gen_return_addr_mask): New
[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 @macro copyrightnotice
10 @c man begin COPYRIGHT
11 Copyright @copyright{} 1987, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996,
12 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002
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 @end macro
27
28 @macro covertexts
29 @c man begin COPYRIGHT
30 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
31 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
32
33 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
34
35      A GNU Manual
36
37 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
38
39      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
40      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
41      funds for GNU development.
42 @c man end
43 @end macro
44
45 @macro gcctabopt{body}
46 @code{\body\}
47 @end macro
48
49 @c Create a separate index for command line options.
50 @defcodeindex op
51 @syncodeindex vr op
52
53 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
54 @set cppmanual
55
56 @ifinfo
57 @dircategory Programming
58 @direntry
59 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
60 @end direntry
61 @end ifinfo
62
63 @titlepage
64 @title The C Preprocessor
65 @subtitle Last revised April 2001
66 @subtitle for GCC version 3
67 @author Richard M. Stallman
68 @author Zachary Weinberg
69 @page
70 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
71 @c override it.
72 @vskip 0pt plus 1filll
73 @copyrightnotice{}
74 @covertexts{}
75 @end titlepage
76 @contents
77 @page
78
79 @ifnottex
80 @node Top
81 @top
82 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
83 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
84 useful on its own.
85
86 @menu
87 * Overview::
88 * Header Files::
89 * Macros::
90 * Conditionals::
91 * Diagnostics::
92 * Line Control::
93 * Pragmas::
94 * Other Directives::
95 * Preprocessor Output::
96 * Traditional Mode::
97 * Implementation Details::
98 * Invocation::
99 * Environment Variables::
100 * GNU Free Documentation License::
101 * Index of Directives::
102 * Option Index::
103 * Concept Index::
104
105 @detailmenu
106  --- The Detailed Node Listing ---
107
108 Overview
109
110 * Initial processing::
111 * Tokenization::
112 * The preprocessing language::
113
114 Header Files
115
116 * Include Syntax::
117 * Include Operation::
118 * Search Path::
119 * Once-Only Headers::
120 * Computed Includes::
121 * Wrapper Headers::
122 * System Headers::
123
124 Macros
125
126 * Object-like Macros::
127 * Function-like Macros::
128 * Macro Arguments::
129 * Stringification::
130 * Concatenation::
131 * Variadic Macros::
132 * Predefined Macros::
133 * Undefining and Redefining Macros::
134 * Directives Within Macro Arguments::
135 * Macro Pitfalls::
136
137 Predefined Macros
138
139 * Standard Predefined Macros::
140 * Common Predefined Macros::
141 * System-specific Predefined Macros::
142 * C++ Named Operators::
143
144 Macro Pitfalls
145
146 * Misnesting::
147 * Operator Precedence Problems::
148 * Swallowing the Semicolon::
149 * Duplication of Side Effects::
150 * Self-Referential Macros::
151 * Argument Prescan::
152 * Newlines in Arguments::
153
154 Conditionals
155
156 * Conditional Uses::
157 * Conditional Syntax::
158 * Deleted Code::
159
160 Conditional Syntax
161
162 * Ifdef::
163 * If::
164 * Defined::
165 * Else::
166 * Elif::
167
168 Implementation Details
169
170 * Implementation-defined behavior::
171 * Implementation limits::
172 * Obsolete Features::
173 * Differences from previous versions::
174
175 Obsolete Features
176
177 * Assertions::
178 * Obsolete once-only headers::
179
180 @end detailmenu
181 @end menu
182
183 @copyrightnotice{}
184 @covertexts{}
185 @end ifnottex
186
187 @node Overview
188 @chapter Overview
189 @c man begin DESCRIPTION
190 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
191 that is used automatically by the C compiler to transform your program
192 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
193 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
194 constructs.
195
196 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
197 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
198 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
199 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
200 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
201 preserving characteristics of the input which are not significant to
202 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
203 will be removed, and the Makefile will not work.
204
205 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
206 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
207 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
208 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
209 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
210 instead of native language comments, and keeping macros simple.
211
212 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
213 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
214 facilities.  Most high level programming languages have their own
215 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
216 try a true general text processor, such as GNU M4.
217
218 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
219 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
220 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
221 few things required by the standard.  These are features which are
222 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
223 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
224 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
225 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
226 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
227
228 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
229 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
230 behavior does not conflict with traditional semantics, the
231 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
232 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
233 Mode}.
234
235 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
236 manual refer to GNU CPP.
237 @c man end
238
239 @menu
240 * Initial processing::
241 * Tokenization::
242 * The preprocessing language::
243 @end menu
244
245 @node Initial processing
246 @section Initial processing
247
248 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
249 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
250 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
251 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
252 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
253 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
254 standard.
255
256 @enumerate
257 @item
258 @cindex character sets
259 @cindex line endings
260 The input file is read into memory and broken into lines.
261
262 CPP expects its input to be a text file, that is, an unstructured
263 stream of ASCII characters, with some characters indicating the end of a
264 line of text.  Extended ASCII character sets, such as ISO Latin-1 or
265 Unicode encoded in UTF-8, are also acceptable.  Character sets that are
266 not strict supersets of seven-bit ASCII will not work.  We plan to add
267 complete support for international character sets in a future release.
268
269 Different systems use different conventions to indicate the end of a
270 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
271 LF}}, @kbd{CR}, and @kbd{@w{LF CR}} as end-of-line markers.  The first
272 three are the canonical sequences used by Unix, DOS and VMS, and the
273 classic Mac OS (before OSX) respectively.  You may therefore safely copy
274 source code written on any of those systems to a different one and use
275 it without conversion.  (GCC may lose track of the current line number
276 if a file doesn't consistently use one convention, as sometimes happens
277 when it is edited on computers with different conventions that share a
278 network file system.)  @kbd{@w{LF CR}} is included because it has been
279 reported as an end-of-line marker under exotic conditions.
280
281 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
282 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
283 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
284 warning message.
285
286 @item
287 @cindex trigraphs
288 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
289 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
290 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
291 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
292 converts them.
293
294 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
295 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
296 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
297 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
298 constant for a newline.
299
300 Trigraphs are not popular and many compilers implement them incorrectly.
301 Portable code should not rely on trigraphs being either converted or
302 ignored.  If you use the @option{-Wall} or @option{-Wtrigraphs} options,
303 GCC will warn you when a trigraph would change the meaning of your
304 program if it were converted.
305
306 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks from
307 being confused with a trigraph by inserting a backslash between the
308 question marks.  @t{"(??\?)"} is the string @samp{(???)}, not
309 @samp{(?]}.  Traditional C compilers do not recognize this idiom.
310
311 The nine trigraphs and their replacements are
312
313 @example
314 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
315 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
316 @end example
317
318 @item
319 @cindex continued lines
320 @cindex backslash-newline
321 Continued lines are merged into one long line.
322
323 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
324 backslash is removed and the following line is joined with the current
325 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
326 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
327 only at white space.)
328
329 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
330 @dfn{backslash-newline}.
331
332 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
333 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
334 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
335 line, GCC will warn you about it.
336
337 @item
338 @cindex comments
339 @cindex line comments
340 @cindex block comments
341 All comments are replaced with single spaces.
342
343 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
344 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
345 nest:
346
347 @example
348 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
349 @end example
350
351 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
352 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
353 because they would end in the same place anyway.
354
355 @example
356 // @r{this is} // @r{one comment}
357 @r{text outside comment}
358 @end example
359 @end enumerate
360
361 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
362
363 @example
364 @group
365 /* @r{block comment}
366    // @r{contains line comment}
367    @r{yet more comment}
368  */ @r{outside comment}
369
370 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
371 @end group
372 @end example
373
374 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
375 comment.
376
377 @example
378 @group
379  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
380     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
381 @end group
382 @end example
383
384 Comments are not recognized within string literals.  @t{@w{"/* blah
385 */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not an empty string.
386
387 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
388 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
389 of the C standard, they are an official part of the language.
390
391 Since these transformations happen before all other processing, you can
392 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
393 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
394 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
395 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
396 For example:
397
398 @example
399 @group
400 /\
401 *
402 */ # /*
403 */ defi\
404 ne FO\
405 O 10\
406 20
407 @end group
408 @end example
409
410 @noindent
411 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
412 extremely confusing and should not be used in code intended to be
413 readable.
414
415 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
416 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
417 program, however.
418
419 @node Tokenization
420 @section Tokenization
421
422 @cindex tokens
423 @cindex preprocessing tokens
424 After the textual transformations are finished, the input file is
425 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
426 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
427 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
428 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
429 but it is often necessary to avoid ambiguities.
430
431 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
432 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
433 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
434 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
435 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
436 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
437 could not.
438
439 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
440 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
441 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
442
443 @example
444 @group
445 #define foo() bar
446 foo()baz
447      @expansion{} bar baz
448 @emph{not}
449      @expansion{} barbaz
450 @end group
451 @end example
452
453 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
454 preprocessing token becomes one compiler token.
455
456 @cindex identifiers
457 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
458 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
459 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
460 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
461 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
462 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
463 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
464 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
465
466 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
467 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
468 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
469
470 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
471 part of the ``basic source character set,'' at the implementation's
472 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
473 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
474 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  GCC does not presently
475 implement either feature in the preprocessor or the compiler.
476
477 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
478 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
479 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
480 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
481 option.  @xref{Invocation}.
482
483 @cindex numbers
484 @cindex preprocessing numbers
485 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
486 category includes all the normal integer and floating point constants
487 one expects of C, but also a number of other things one might not
488 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
489 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
490 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
491 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
492 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
493 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
494 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
495
496 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
497 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
498 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
499 which is complicated.  The definition also permits you to split an
500 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
501 pasted back together with the @samp{##} operator.
502
503 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
504 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
505 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
506 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
507 might have intended.
508
509 @cindex string literals
510 @cindex string constants
511 @cindex character constants
512 @cindex header file names
513 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
514 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
515 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
516 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
517 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
518 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
519 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
520 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
521 the length of a character constant, but the value of a character
522 constant that contains more than one character is
523 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
524
525 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
526 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
527 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
528 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
529 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
530 Operation}.
531
532 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
533 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
534 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
535 from previous versions}.
536
537 @cindex punctuators
538 @cindex digraphs
539 @cindex alternative tokens
540 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
541 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
542 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
543 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
544 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
545 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
546 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
547 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
548 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
549 their corresponding normal punctuators are:
550
551 @example
552 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
553 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
554 @end example
555
556 @cindex other tokens
557 Any other single character is considered ``other.'' It is passed on to
558 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
559 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
560 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
561 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
562 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
563 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
564 implementation.  This will change when proper support for international
565 character sets is added to GCC@.
566
567 NUL is a special case because of the high probability that its
568 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
569 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
570 silently ignored, just as any other character would be.  In running
571 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
572 have the same meaning.
573
574 @example
575 #define X^@@1
576 #define X 1
577 @end example
578
579 @noindent
580 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
581 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
582 warning message.
583
584 @node The preprocessing language
585 @section The preprocessing language
586 @cindex directives
587 @cindex preprocessing directives
588 @cindex directive line
589 @cindex directive name
590
591 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
592 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
593 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
594 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
595 what most people think of as the preprocessor's job.
596
597 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
598 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
599
600 @itemize @bullet
601 @item
602 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
603 substituted into your program.
604
605 @item
606 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
607 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
608 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
609 automatically defined for you.
610
611 @item
612 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
613 program according to various conditions.
614
615 @item
616 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
617 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
618 control to inform the compiler where each source line originally came
619 from.
620
621 @item
622 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
623 or warnings.
624 @end itemize
625
626 There are a few more, less useful, features.
627
628 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
629 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
630 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
631 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
632 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
633 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
634 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
635 the directive that defines a macro.
636
637 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
638 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
639 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
640 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
641
642 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
643 preprocessing directives.
644
645 Some directives require arguments; these make up the rest of the
646 directive line and must be separated from the directive name by
647 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
648 name and the intended expansion of the macro.
649
650 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
651 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
652 which extends past the end of the line.  In either case, when the
653 directive is processed, the continuations have already been merged with
654 the first line to make one long line.
655
656 @node Header Files
657 @chapter Header Files
658
659 @cindex header file
660 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
661 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
662 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
663 C preprocessing directive @samp{#include}.
664
665 Header files serve two purposes.
666
667 @itemize @bullet
668 @item
669 @cindex system header files
670 System header files declare the interfaces to parts of the operating
671 system.  You include them in your program to supply the definitions and
672 declarations you need to invoke system calls and libraries.
673
674 @item
675 Your own header files contain declarations for interfaces between the
676 source files of your program.  Each time you have a group of related
677 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
678 several different source files, it is a good idea to create a header
679 file for them.
680 @end itemize
681
682 Including a header file produces the same results as copying the header
683 file into each source file that needs it.  Such copying would be
684 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
685 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
686 can be changed in one place, and programs that include the header file
687 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
688 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
689 as the risk that a failure to find one copy will result in
690 inconsistencies within a program.
691
692 In C, the usual convention is to give header files names that end with
693 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
694 underscores in header file names, and at most one dot.
695
696 @menu
697 * Include Syntax::
698 * Include Operation::
699 * Search Path::
700 * Once-Only Headers::
701 * Computed Includes::
702 * Wrapper Headers::
703 * System Headers::
704 @end menu
705
706 @node Include Syntax
707 @section Include Syntax
708
709 @findex #include
710 Both user and system header files are included using the preprocessing
711 directive @samp{#include}.  It has two variants:
712
713 @table @code
714 @item #include <@var{file}>
715 This variant is used for system header files.  It searches for a file
716 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
717 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
718
719 @item #include "@var{file}"
720 This variant is used for header files of your own program.  It searches
721 for a file named @var{file} first in the directory containing the
722 current file, then in the same directories used for @code{<@var{file}>}.
723 @end table
724
725 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
726 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
727 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
728 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
729
730 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
731 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
732 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
733 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
734 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
735 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
736 to use only @samp{/}.)
737
738 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
739 after the file name.
740
741 @node Include Operation
742 @section Include Operation
743
744 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
745 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
746 current file.  The output from the preprocessor contains the output
747 already generated, followed by the output resulting from the included
748 file, followed by the output that comes from the text after the
749 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
750 @file{header.h} as follows,
751
752 @example
753 char *test (void);
754 @end example
755
756 @noindent
757 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
758 like this,
759
760 @example
761 int x;
762 #include "header.h"
763
764 int
765 main (void)
766 @{
767   puts (test ());
768 @}
769 @end example
770
771 @noindent
772 the compiler will see the same token stream as it would if
773 @file{program.c} read
774
775 @example
776 int x;
777 char *test (void);
778
779 int
780 main (void)
781 @{
782   puts (test ());
783 @}
784 @end example
785
786 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
787 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
788 included from another file.  The include file could even contain the
789 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
790 the end of a statement that was started in the including file.  However,
791 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
792 literals which have not been closed by the end of an included file are
793 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
794 the file.
795
796 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
797 syntactic units---function declarations or definitions, type
798 declarations, etc.
799
800 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
801 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
802 final newline.
803
804 @node Search Path
805 @section Search Path
806
807 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
808 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
809 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
810
811 @example
812 /usr/local/include
813 /usr/lib/gcc-lib/@var{target}/@var{version}/include
814 /usr/@var{target}/include
815 /usr/include
816 @end example
817
818 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
819 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
820 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
821 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
822 version of GCC in use.
823
824 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
825 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
826 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
827 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
828 this case, the option is ignored and the search order for system
829 directories remains unchanged.
830
831 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
832 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
833 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
834 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
835
836 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
837 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
838 operating system kernel or some other program that does not use the
839 standard C library facilities, or the standard C library itself.
840 @option{-I} options are not ignored as described above when
841 @option{-nostdinc} is in effect.
842
843 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
844 first in the directory containing the current file, then in the same
845 places it would have looked for a header requested with angle brackets.
846 For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
847 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
848 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
849
850 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
851 directory containing the current file.
852
853 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
854 This has two effects.  First, directories appearing before the
855 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
856 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
857 headers.  Second, the directory containing the current file is not
858 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
859 named by an @option{-I} switch.
860
861 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
862 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
863 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
864 compiler's current working directory for header files.  That may or may
865 not be the same as the directory containing the current file.
866
867 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
868 @option{-I./-}.
869
870 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
871 generally less useful.  @xref{Invocation}.
872
873 @node Once-Only Headers
874 @section Once-Only Headers
875 @cindex repeated inclusion
876 @cindex including just once
877 @cindex wrapper @code{#ifndef}
878
879 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
880 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
881 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
882 it will certainly waste time.
883
884 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
885 of the file in a conditional, like this:
886
887 @example
888 @group
889 /* File foo.  */
890 #ifndef FILE_FOO_SEEN
891 #define FILE_FOO_SEEN
892
893 @var{the entire file}
894
895 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
896 @end group
897 @end example
898
899 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
900 When the header is included again, the conditional will be false,
901 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
902 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
903 twice.
904
905 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
906 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
907 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
908 not bother to rescan the file at all.
909
910 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
911 this optimization.
912
913 @cindex controlling macro
914 @cindex guard macro
915 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
916 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
917 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
918 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
919 file, the macro name should contain the name of the file and some
920 additional text, to avoid conflicts with other header files.
921
922 @node Computed Includes
923 @section Computed Includes
924 @cindex computed includes
925 @cindex macros in include
926
927 Sometimes it is necessary to select one of several different header
928 files to be included into your program.  They might specify
929 configuration parameters to be used on different sorts of operating
930 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
931
932 @example
933 #if SYSTEM_1
934 # include "system_1.h"
935 #elif SYSTEM_2
936 # include "system_2.h"
937 #elif SYSTEM_3
938 @dots{}
939 #endif
940 @end example
941
942 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
943 ability to use a macro for the header name.  This is called a
944 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
945 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
946
947 @example
948 #define SYSTEM_H "system_1.h"
949 @dots{}
950 #include SYSTEM_H
951 @end example
952
953 @noindent
954 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
955 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
956 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
957 @option{-D} option.
958
959 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
960 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
961 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
962 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
963 if you use double-quote includes, which are close enough to string
964 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
965
966 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
967 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
968 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
969 like running text would be.
970
971 If the line expands to a single string constant, the contents of that
972 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
973 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
974 escapes in the string.  Therefore
975
976 @example
977 #define HEADER "a\"b"
978 #include HEADER
979 @end example
980
981 @noindent
982 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
983 to the rules for double-quoted includes.
984
985 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
986 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
987 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
988 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
989 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
990 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
991 according to the rules for angle-bracket includes.
992
993 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
994 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
995 if the result of expansion does not match either of the two expected
996 forms.
997
998 These rules are implementation-defined behavior according to the C
999 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1000 computed includes differently, we recommend you use only a single
1001 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1002 minimize confusion for people reading your program.
1003
1004 @node Wrapper Headers
1005 @section Wrapper Headers
1006 @cindex wrapper headers
1007 @cindex overriding a header file
1008 @findex #include_next
1009
1010 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1011 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1012 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1013 a new header file with the same name and insert it in the search path
1014 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1015 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1016 the old header from the new one?
1017
1018 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1019 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1020 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1021 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1022
1023 You could include the old header with an absolute pathname:
1024 @example
1025 #include "/usr/include/old-header.h"
1026 @end example
1027 @noindent
1028 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1029 would have to edit the new headers to match.
1030
1031 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1032 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1033 @emph{next} file with this name.''  This directive works like
1034 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1035 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1036 in which the current file was found.
1037
1038 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1039 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1040 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1041 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1042 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1043 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1044
1045 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1046 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1047 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1048 file named, starting with the directory in the search path after the one
1049 where the current file was found.
1050
1051 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1052 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1053 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1054 program; it should be used only to make global corrections along the
1055 lines of @command{fixincludes}.
1056
1057 @node System Headers
1058 @section System Headers
1059 @cindex system header files
1060
1061 The header files declaring interfaces to the operating system and
1062 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1063 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1064 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1065 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1066 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1067 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1068 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1069 because of code in macros defined in system headers.
1070
1071 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1072 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1073 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1074
1075 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1076 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1077 found in that directory will be considered system headers.
1078
1079 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1080 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1081 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1082 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1083 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1084
1085 @findex #pragma GCC system_header
1086 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1087 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1088 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1089 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1090 system_header}} has no effect in the primary source file.
1091
1092 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1093 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1094 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1095 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1096 or from the command line.
1097
1098 @node Macros
1099 @chapter Macros
1100
1101 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1102 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1103 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1104 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1105 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1106
1107 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1108 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1109 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1110 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1111 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1112 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1113 macros when you are compiling C++.
1114
1115 @menu
1116 * Object-like Macros::
1117 * Function-like Macros::
1118 * Macro Arguments::
1119 * Stringification::
1120 * Concatenation::
1121 * Variadic Macros::
1122 * Predefined Macros::
1123 * Undefining and Redefining Macros::
1124 * Directives Within Macro Arguments::
1125 * Macro Pitfalls::
1126 @end menu
1127
1128 @node Object-like Macros
1129 @section Object-like Macros
1130 @cindex object-like macro
1131 @cindex symbolic constants
1132 @cindex manifest constants
1133
1134 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1135 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1136 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1137 symbolic names to numeric constants.
1138
1139 @findex #define
1140 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1141 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1142 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1143 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1144
1145 @example
1146 #define BUFFER_SIZE 1024
1147 @end example
1148
1149 @noindent
1150 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1151 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1152 there comes a C statement of the form
1153
1154 @example
1155 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1156 @end example
1157
1158 @noindent
1159 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1160 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1161 if you had written
1162
1163 @example
1164 foo = (char *) malloc (1024);
1165 @end example
1166
1167 By convention, macro names are written in upper case.  Programs are
1168 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1169 macros.
1170
1171 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1172 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1173 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1174 come out on one line.  For example,
1175
1176 @example
1177 #define NUMBERS 1, \
1178                 2, \
1179                 3
1180 int x[] = @{ NUMBERS @};
1181      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1182 @end example
1183
1184 @noindent
1185 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1186 in error messages.
1187
1188 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1189 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1190 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1191 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1192
1193 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1194 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1195 to the C preprocessor
1196
1197 @example
1198 foo = X;
1199 #define X 4
1200 bar = X;
1201 @end example
1202
1203 @noindent
1204 produces
1205
1206 @example
1207 foo = X;
1208 bar = 4;
1209 @end example
1210
1211 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1212 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1213 macros to expand.  For example,
1214
1215 @example
1216 @group
1217 #define TABLESIZE BUFSIZE
1218 #define BUFSIZE 1024
1219 TABLESIZE
1220      @expansion{} BUFSIZE
1221      @expansion{} 1024
1222 @end group
1223 @end example
1224
1225 @noindent
1226 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1227 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1228
1229 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1230 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1231 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1232 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1233 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1234 more macro names.
1235
1236 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1237 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1238 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1239 currently in effect:
1240
1241 @example
1242 #define BUFSIZE 1020
1243 #define TABLESIZE BUFSIZE
1244 #undef BUFSIZE
1245 #define BUFSIZE 37
1246 @end example
1247
1248 @noindent
1249 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1250
1251 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1252 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1253 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1254 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1255
1256 @node Function-like Macros
1257 @section Function-like Macros
1258 @cindex function-like macros
1259
1260 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1261 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1262 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1263 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1264
1265 @example
1266 #define lang_init()  c_init()
1267 lang_init()
1268      @expansion{} c_init()
1269 @end example
1270
1271 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1272 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1273 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1274 name, and you wish to use the function sometimes.
1275
1276 @example
1277 extern void foo(void);
1278 #define foo() /* optimized inline version */
1279 @dots{}
1280   foo();
1281   funcptr = foo;
1282 @end example
1283
1284 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1285 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1286 be expanded, it would cause a syntax error.
1287
1288 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1289 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1290 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1291 parentheses.
1292
1293 @example
1294 #define lang_init ()    c_init()
1295 lang_init()
1296      @expansion{} () c_init()()
1297 @end example
1298
1299 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1300 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1301 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1302 consume those parentheses.
1303
1304 @node Macro Arguments
1305 @section Macro Arguments
1306 @cindex arguments
1307 @cindex macros with arguments
1308 @cindex arguments in macro definitions
1309
1310 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1311 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1312 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1313 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1314 separated by commas and optionally whitespace.
1315
1316 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1317 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1318 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1319 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1320 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1321 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1322 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1323 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1324 macro body.)
1325
1326 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1327 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1328
1329 @example
1330 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1331   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1332   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1333   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1334 @end example
1335
1336 @noindent
1337 (In this small example you can already see several of the dangers of
1338 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1339
1340 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1341 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1342 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1343 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1344 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1345 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1346
1347 @example
1348 macro (array[x = y, x + 1])
1349 @end example
1350
1351 @noindent
1352 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1353 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1354 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1355 code.
1356
1357 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1358 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1359 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1360 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1361 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1362 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1363 Prescan}, for detailed discussion.
1364
1365 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1366
1367 @example
1368   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1369 @end example
1370
1371 @noindent
1372 and then to
1373
1374 @example
1375 @group
1376 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1377  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1378  : (c))
1379 @end group
1380 @end example
1381
1382 @noindent
1383 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1384
1385 @cindex empty macro arguments
1386 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1387 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1388 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1389 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1390 Here are some silly examples using @code{min}:
1391
1392 @example
1393 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1394 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1395 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1396 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1397
1398 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1399 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1400 @end example
1401
1402 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1403 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1404 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1405 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1406 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1407 empty argument was required.
1408
1409 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1410 their corresponding actual arguments.
1411
1412 @example
1413 #define foo(x) x, "x"
1414 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1415 @end example
1416
1417 @node Stringification
1418 @section Stringification
1419 @cindex stringification
1420 @cindex @samp{#} operator
1421
1422 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1423 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1424 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1425 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1426 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1427 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1428 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1429
1430 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1431 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1432 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1433 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1434 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1435 long string.
1436
1437 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1438
1439 @example
1440 @group
1441 #define WARN_IF(EXP) \
1442 do @{ if (EXP) \
1443         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1444 while (0)
1445 WARN_IF (x == 0);
1446      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1447            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1448 @end group
1449 @end example
1450
1451 @noindent
1452 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1453 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1454 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1455 @code{if} statement, but not in the string.
1456
1457 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1458 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1459 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1460 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1461
1462 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1463 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1464 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1465 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1466 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1467 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1468 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1469 stringifies to @t{"\n"}.
1470
1471 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1472 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1473 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1474 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1475 never appear in stringified text.
1476
1477 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1478
1479 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1480 you have to use two levels of macros.
1481
1482 @example
1483 #define xstr(s) str(s)
1484 #define str(s) #s
1485 #define foo 4
1486 str (foo)
1487      @expansion{} "foo"
1488 xstr (foo)
1489      @expansion{} xstr (4)
1490      @expansion{} str (4)
1491      @expansion{} "4"
1492 @end example
1493
1494 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1495 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1496 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1497 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1498 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1499
1500 @node Concatenation
1501 @section Concatenation
1502 @cindex concatenation
1503 @cindex token pasting
1504 @cindex token concatenation
1505 @cindex @samp{##} operator
1506
1507 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1508 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1509 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1510 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1511 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1512 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1513 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1514 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1515 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1516 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1517 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1518 token pasting.
1519
1520 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1521 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1522 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1523 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1524 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1525 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1526 simply remove the @samp{##}.
1527
1528 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1529 but you could just as well write them as one token in the first place.
1530 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1531 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1532 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1533 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1534 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1535 effect.
1536
1537 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1538 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1539 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1540 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1541 comments, and you can put comments in arguments that will be
1542 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1543 end of a macro body.
1544
1545 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1546 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1547 as follows:
1548
1549 @example
1550 @group
1551 struct command
1552 @{
1553   char *name;
1554   void (*function) (void);
1555 @};
1556 @end group
1557
1558 @group
1559 struct command commands[] =
1560 @{
1561   @{ "quit", quit_command @},
1562   @{ "help", help_command @},
1563   @dots{}
1564 @};
1565 @end group
1566 @end example
1567
1568 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1569 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1570 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1571 constant can be created with stringification, and the function name by
1572 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1573
1574 @example
1575 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1576
1577 struct command commands[] =
1578 @{
1579   COMMAND (quit),
1580   COMMAND (help),
1581   @dots{}
1582 @};
1583 @end example
1584
1585 @node Variadic Macros
1586 @section Variadic Macros
1587 @cindex variable number of arguments
1588 @cindex macros with variable arguments
1589 @cindex variadic macros
1590
1591 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1592 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1593 a function.  Here is an example:
1594
1595 @example
1596 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1597 @end example
1598
1599 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1600 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1601 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1602 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1603 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1604 have this expansion:
1605
1606 @example
1607 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1608      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1609 @end example
1610
1611 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1612 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1613 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1614 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1615 below for an important special case for @samp{##}.)
1616
1617 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1618 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1619 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1620 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1621 The @code{eprintf} macro above could be written
1622
1623 @example
1624 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1625 @end example
1626
1627 @noindent
1628 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1629 extension in the same macro.
1630
1631 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1632 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1633
1634 @example
1635 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1636 @end example
1637
1638 @noindent
1639 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1640 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1641 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1642 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1643 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1644 there will be an extra comma after the format string.
1645
1646 @example
1647 eprintf("success!\n", );
1648      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1649 @end example
1650
1651 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1652 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1653
1654 @example
1655 eprintf ("success!\n")
1656      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1657 @end example
1658
1659 @noindent
1660 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1661 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1662
1663 @example
1664 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1665 @end example
1666
1667 @noindent
1668 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1669 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1670 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1671 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1672
1673 @example
1674 eprintf ("success!\n")
1675      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1676 @end example
1677
1678 @noindent
1679 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1680 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1681 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1682 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1683 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1684 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1685 standard, and drops it otherwise.
1686
1687 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1688 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1689 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1690 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1691 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1692 purpose.
1693
1694 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1695 for a long time, but only with a named variable argument
1696 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1697 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1698 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1699 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1700 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1701
1702 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1703 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1704 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1705 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1706 be a comma, and there must be white space between that comma and
1707 whatever comes immediately before it:
1708
1709 @example
1710 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1711 @end example
1712
1713 @noindent
1714 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1715
1716 @node Predefined Macros
1717 @section Predefined Macros
1718
1719 @cindex predefined macros
1720 Several object-like macros are predefined; you use them without
1721 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1722 common, and system-specific.
1723
1724 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1725 predefined macros, but you cannot undefine them.
1726
1727 @menu
1728 * Standard Predefined Macros::
1729 * Common Predefined Macros::
1730 * System-specific Predefined Macros::
1731 * C++ Named Operators::
1732 @end menu
1733
1734 @node Standard Predefined Macros
1735 @subsection Standard Predefined Macros
1736 @cindex standard predefined macros.
1737
1738 The standard predefined macros are specified by the C and/or C++
1739 language standards, so they are available with all compilers that
1740 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1741 them.  Their names all start with double underscores.
1742
1743 @table @code
1744 @item __FILE__
1745 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1746 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1747 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1748 input file name argument.  For example,
1749 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1750 macro.
1751
1752 @item __LINE__
1753 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1754 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1755 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1756 new line of source code.
1757 @end table
1758
1759 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1760 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1761 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1762 example,
1763
1764 @example
1765 fprintf (stderr, "Internal error: "
1766                  "negative string length "
1767                  "%d at %s, line %d.",
1768          length, __FILE__, __LINE__);
1769 @end example
1770
1771 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1772 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1773 that file, when processing resumes on the input file that contained
1774 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1775 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1776 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1777 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1778
1779 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1780 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1781
1782 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1783 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1784 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1785 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1786 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1787 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1788
1789 @table @code
1790
1791 @item __DATE__
1792 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1793 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1794 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1795 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1796
1797 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1798 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1799 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1800
1801 @item __TIME__
1802 This macro expands to a string constant that describes the time at
1803 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1804 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1805
1806 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1807 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1808 @code{"??:??:??"}.
1809
1810 @item __STDC__
1811 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1812 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1813 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1814 preprocessor always conforms to the standard unless the
1815 @option{-traditional-cpp} option is used.
1816
1817 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1818
1819 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1820 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1821 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1822 processing system header files, but when processing user files
1823 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1824 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1825 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1826
1827 @item __STDC_VERSION__
1828 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1829 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1830 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1831 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1832 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1833 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1834
1835 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1836 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1837 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1838 not yet complete.
1839
1840 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1841 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1842
1843 @item __STDC_HOSTED__
1844 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1845 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1846 facilities of the standard C library available.
1847
1848 @item __cplusplus
1849 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1850 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1851 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1852 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1853 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1854 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1855 instead.  We hope to complete our implementation in the near future.
1856
1857 @end table
1858
1859 @node Common Predefined Macros
1860 @subsection Common Predefined Macros
1861 @cindex common predefined macros
1862
1863 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1864 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1865 which you are using GNU C@.  Their names all start with double
1866 underscores.
1867
1868 @table @code
1869
1870 @item __GNUC__
1871 @itemx __GNUC_MINOR__
1872 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1873 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1874 preprocessor: C, C++, and Objective-C@.  Their values are the major
1875 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1876 constants.  For example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1877 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  They
1878 are defined only when the entire compiler is in use; if you invoke the
1879 preprocessor directly, they are not defined.
1880
1881 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1882 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1883 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1884
1885 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1886 by GCC, you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1887 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1888 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1889 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1890 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1891 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1892 like this:
1893
1894 @example
1895 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1896 #if __GNUC__ > 3 || \
1897     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1898                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1899                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1900 @end example
1901
1902 @noindent
1903 Another approach is to use the predefined macros to
1904 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1905
1906 @example
1907 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1908                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1909                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1910 @dots{}
1911 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1912 #if GCC_VERSION > 30200
1913 @end example
1914
1915 @noindent
1916 Many people find this form easier to understand.
1917
1918 @item __OBJC__
1919 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1920 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1921 by a C compiler or a Objective-C compiler.
1922
1923 @item __GNUG__
1924 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1925 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1926
1927 @item __STRICT_ANSI__
1928 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1929 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
1930 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1931 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
1932 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
1933 standard.
1934
1935 @item __BASE_FILE__
1936 This macro expands to the name of the main input file, in the form
1937 of a C string constant.  This is the source file that was specified
1938 on the command line of the preprocessor or C compiler.
1939
1940 @item __INCLUDE_LEVEL__
1941 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
1942 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
1943 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
1944 end of every included file.  It starts out at 0, it's value within the
1945 base file specified on the command line.
1946
1947 @item __VERSION__
1948 This macro expands to a string constant which describes the version of
1949 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
1950 particular form, but it can be counted on to contain at least the
1951 release number.
1952
1953 @item __OPTIMIZE__
1954 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
1955 @itemx __NO_INLINE__
1956 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
1957 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
1958 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
1959 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
1960 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
1961 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
1962
1963 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
1964 definitions, using macros or inline functions, of system library
1965 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
1966 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
1967 are defined.  If they are defined, their value is 1.
1968
1969 @item __CHAR_UNSIGNED__
1970 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
1971 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
1972 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
1973 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
1974
1975 @item __WCHAR_UNSIGNED__
1976 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
1977 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
1978
1979 @item __REGISTER_PREFIX__
1980 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
1981 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
1982 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
1983 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
1984 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
1985 to a single @samp{%}.
1986
1987 @item __USER_LABEL_PREFIX__
1988 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
1989 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
1990 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
1991 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
1992
1993 This macro will have the correct definition even if
1994 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
1995 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
1996 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
1997
1998 @item __SIZE_TYPE__
1999 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2000 @itemx __WCHAR_TYPE__
2001 @itemx __WINT_TYPE__
2002 These macros are defined to the correct underlying types for the
2003 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, and @code{wint_t}
2004 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2005 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2006 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2007 the typedefs.
2008
2009 @item __CHAR_BIT__
2010 @itemx __WCHAR_BIT__
2011 @itemx __SHRT_BIT__
2012 @itemx __INT_BIT__
2013 @itemx __LONG_BIT__
2014 @itemx __LONG_LONG_BIT__
2015 @itemx __FLOAT_BIT__
2016 @itemx __DOUBLE_BIT__
2017 @itemx __LONG_DOUBLE_BIT__
2018 These macros are defined to the number of bits used in the
2019 representation of the data types @code{char}, @code{wchar_t},
2020 @code{short}, @code{int}, @code{long}, @code{long long}, @code{float},
2021 @code{double} and @code{long double}.  They exist to make the standard
2022 header given numerical limits work correctly.  You should not use
2023 these macros directly; instead, include the appropriate headers.
2024
2025 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2026 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2027 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2028 handling.
2029
2030 @item __NEXT_RUNTIME__
2031 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2032 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C.  If the GNU
2033 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2034 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2035
2036 @item __TARGET_BITS_ORDER__
2037 This macro describes the target's bits order in a byte.  Its value is
2038 @code{__GCC_LITTLE_ENDIAN__} or @code{__GCC_BIG_ENDIAN__}.
2039
2040 @item __TARGET_BYTES_ORDER__
2041 This macro is defined with value @code{__GCC_LITTLE_ENDIAN__} or
2042 @code{__GCC_BIG_ENDIAN__} if the target's bytes order within a word
2043 is little-endian or big-endian, respectively.
2044
2045 @item __TARGET_INT_WORDS_ORDER__
2046 This macro is defined with value @code{__GCC_LITTLE_ENDIAN__} or
2047 @code{__GCC_BIG_ENDIAN__} if the target's words order within a
2048 multi-word integer datum is little-endian or big-endian, respectively.
2049
2050 @item __TARGET_FLOAT_WORDS_ORDER__
2051 This macro is defined with value @code{__GCC_LITTLE_ENDIAN__} or
2052 @code{__GCC_BIG_ENDIAN__} if the target's words order within a
2053 multi-word floating-point datum is little-endian or big-endian, respectively.
2054
2055 @item __TARGET_FLOAT_FORMAT__
2056 This macro is defined to describe the floating-point format used by the
2057 target.  It has value in the set comprised of:
2058 @code{__UNKNOWN_FORMAT__}, @code{__IEEE_FORMAT__},
2059 @code{__IBM_FORMAT__}, @code{__C4X_FORMAT__} and @code{__VAX_FORMAT__}.
2060
2061 @item __TARGET_USES_VAX_F_FLOAT__
2062 This macro is defined with value 1 if the target uses the VAX F-format
2063 for the single precision floating-point data type; else if has value 0.
2064
2065 @item __TARGET_USES_VAX_D_FLOAT__
2066 @item __TARGET_USES_VAX_G_FLOAT__
2067 These macros are always defined, with values 0 or 1.  If
2068 @code{__TARGET_FLOAT_FORMAT__} is @code{__VAX_FORMAT__} then they have
2069 mutually exclusive values; else both have value 0.  Non-zero
2070 @code{__TARGET_USES_VAX_D_FLOAT__} means the target uses the VAX
2071 D-format for the double precision floating-point data type; non-zero
2072 @code{__TARGET_USES_VAX_G_FLOAT__} means the VAX G-format is used.
2073
2074 @item __TARGET_USES_VAX_H_FLOAT__
2075 When non-zero, the target uses the VAX H-format for the extended
2076 precision floating-point data type.
2077 @end table
2078
2079 @node System-specific Predefined Macros
2080 @subsection System-specific Predefined Macros
2081
2082 @cindex system-specific predefined macros
2083 @cindex predefined macros, system-specific
2084 @cindex reserved namespace
2085
2086 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2087 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2088 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2089 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2090 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2091 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2092 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2093
2094 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2095 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2096 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2097 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2098 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2099 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2100 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2101 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2102 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2103 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2104
2105 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2106 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2107 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2108 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2109 defined.
2110
2111 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2112 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2113 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2114 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2115 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2116 check specifically for features you need, using a tool such as
2117 @command{autoconf}.
2118
2119 @node C++ Named Operators
2120 @subsection C++ Named Operators
2121 @cindex named operators
2122 @cindex C++ named operators
2123 @cindex iso646.h
2124
2125 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2126 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2127 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2128 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2129 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2130 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2131 macro expanding to the appropriate punctuator.
2132
2133 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2134
2135 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2136 @item Named Operator @tab Punctuator
2137 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2138 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2139 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2140 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2141 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2142 @item @code{not}    @tab @code{!}
2143 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2144 @item @code{or}     @tab @code{||}
2145 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2146 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2147 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2148 @end multitable
2149
2150 @node Undefining and Redefining Macros
2151 @section Undefining and Redefining Macros
2152 @cindex undefining macros
2153 @cindex redefining macros
2154 @findex #undef
2155
2156 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2157 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2158 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2159 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2160 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2161 macro.
2162
2163 @example
2164 #define FOO 4
2165 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2166 #undef FOO
2167 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2168 @end example
2169
2170 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2171 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2172 need not have any resemblance to the old definition.
2173
2174 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2175 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2176 Two macro definitions are effectively the same if:
2177 @itemize @bullet
2178 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2179 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2180 @item If there are any parameters, they are the same.
2181 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2182 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2183 count as whitespace.
2184 @end itemize
2185
2186 @noindent
2187 These definitions are effectively the same:
2188 @example
2189 #define FOUR (2 + 2)
2190 #define FOUR         (2    +    2)
2191 #define FOUR (2 /* two */ + 2)
2192 @end example
2193 @noindent
2194 but these are not:
2195 @example
2196 #define FOUR (2 + 2)
2197 #define FOUR ( 2+2 )
2198 #define FOUR (2 * 2)
2199 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2200 @end example
2201
2202 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2203 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2204 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2205 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2206 instance, two different headers to define a common macro.  The
2207 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2208
2209 @node Directives Within Macro Arguments
2210 @section Directives Within Macro Arguments
2211 @cindex macro arguments and directives
2212
2213 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2214 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2215 behavior in these cases is undefined.
2216
2217 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2218 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2219 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2220 this limitation, and people would often be surprised that they could
2221 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2222 conditional compilation in the argument list to a normal library
2223 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2224 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2225 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2226 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2227 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2228 function-like macro invocation not present.
2229
2230 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2231 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2232 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2233 pathological example:
2234
2235 @smallexample
2236 #define f(x) x x
2237 f (1
2238 #undef f
2239 #define f 2
2240 f)
2241 @end smallexample
2242
2243 @noindent
2244 which expands to
2245
2246 @smallexample
2247 1 2 1 2
2248 @end smallexample
2249
2250 @noindent
2251 with the semantics described above.
2252
2253 @node Macro Pitfalls
2254 @section Macro Pitfalls
2255 @cindex problems with macros
2256 @cindex pitfalls of macros
2257
2258 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2259 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2260 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2261
2262 @menu
2263 * Misnesting::
2264 * Operator Precedence Problems::
2265 * Swallowing the Semicolon::
2266 * Duplication of Side Effects::
2267 * Self-Referential Macros::
2268 * Argument Prescan::
2269 * Newlines in Arguments::
2270 @end menu
2271
2272 @node Misnesting
2273 @subsection Misnesting
2274
2275 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2276 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2277 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2278 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2279 arguments.  For example,
2280
2281 @example
2282 #define twice(x) (2*(x))
2283 #define call_with_1(x) x(1)
2284 call_with_1 (twice)
2285      @expansion{} twice(1)
2286      @expansion{} (2*(1))
2287 @end example
2288
2289 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2290 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2291 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2292 For example,
2293
2294 @example
2295 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2296 @dots{}
2297 strange(stderr) p, 35)
2298      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2299 @end example
2300
2301 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2302 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2303 should be avoided.
2304
2305 @node Operator Precedence Problems
2306 @subsection Operator Precedence Problems
2307 @cindex parentheses in macro bodies
2308
2309 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2310 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2311 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2312 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2313 way.
2314
2315 Suppose you define a macro as follows,
2316
2317 @example
2318 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2319 @end example
2320
2321 @noindent
2322 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2323 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2324 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2325
2326 @example
2327 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2328      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2329 @end example
2330
2331 @noindent
2332 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2333 C make it equivalent to this:
2334
2335 @example
2336 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2337 @end example
2338
2339 @noindent
2340 What we want is this:
2341
2342 @example
2343 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2344 @end example
2345
2346 @noindent
2347 Defining the macro as
2348
2349 @example
2350 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2351 @end example
2352
2353 @noindent
2354 provides the desired result.
2355
2356 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2357 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2358 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2359 means something very different.  Here is what it expands to:
2360
2361 @example
2362 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2363 @end example
2364
2365 @noindent
2366 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2367 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2368 was intended to be inside.
2369
2370 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2371 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2372
2373 @example
2374 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2375 @end example
2376
2377 @node Swallowing the Semicolon
2378 @subsection Swallowing the Semicolon
2379 @cindex semicolons (after macro calls)
2380
2381 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2382 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2383 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2384 characters:
2385
2386 @example
2387 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2388 @{ char *lim = (limit);         \
2389   while (p < lim) @{            \
2390     if (*p++ != ' ') @{         \
2391       p--; break; @}@}@}
2392 @end example
2393
2394 @noindent
2395 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2396 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2397 be laid out if not part of a macro definition.
2398
2399 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2400 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2401 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2402 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2403 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2404 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2405
2406 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2407 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2408
2409 @example
2410 if (*p != 0)
2411   SKIP_SPACES (p, lim);
2412 else @dots{}
2413 @end example
2414
2415 @noindent
2416 The presence of two statements---the compound statement and a null
2417 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2418 makes invalid C code.
2419
2420 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2421 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2422
2423 @example
2424 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2425 do @{ char *lim = (limit);         \
2426      while (p < lim) @{            \
2427        if (*p++ != ' ') @{         \
2428          p--; break; @}@}@}          \
2429 while (0)
2430 @end example
2431
2432 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2433
2434 @example
2435 do @{@dots{}@} while (0);
2436 @end example
2437
2438 @noindent
2439 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2440 generate no extra code for it.
2441
2442 @node Duplication of Side Effects
2443 @subsection Duplication of Side Effects
2444
2445 @cindex side effects (in macro arguments)
2446 @cindex unsafe macros
2447 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2448
2449 @example
2450 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2451 @end example
2452
2453 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2454 as shown here,
2455
2456 @example
2457 next = min (x + y, foo (z));
2458 @end example
2459
2460 @noindent
2461 it expands as follows:
2462
2463 @example
2464 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2465 @end example
2466
2467 @noindent
2468 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2469 for @code{Y}.
2470
2471 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2472 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2473 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2474 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2475 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2476 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2477
2478 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2479 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2480 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2481 follows:
2482
2483 @example
2484 #define min(X, Y)                \
2485 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2486    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2487    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2488 @end example
2489
2490 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2491 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2492 This permits us to define local variables and assign each argument to
2493 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2494 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2495 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2496
2497 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2498 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2499 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2500 that variable in @code{min}:
2501
2502 @example
2503 @group
2504 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2505 @dots{}
2506 @{
2507   int tem = foo (z);
2508   next = min (x + y, tem);
2509 @}
2510 @end group
2511 @end example
2512
2513 @noindent
2514 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2515
2516 @node Self-Referential Macros
2517 @subsection Self-Referential Macros
2518 @cindex self-reference
2519
2520 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2521 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2522 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2523 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2524 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2525 the preprocessor output unchanged.  Let's consider an example:
2526
2527 @example
2528 #define foo (4 + foo)
2529 @end example
2530
2531 @noindent
2532 where @code{foo} is also a variable in your program.
2533
2534 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2535 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2536 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2537
2538 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2539 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2540 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2541 wherever @code{foo} is referred to.
2542
2543 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2544 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2545 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2546 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2547 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2548
2549 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2550 expands to itself.  If you write
2551
2552 @example
2553 #define EPERM EPERM
2554 @end example
2555
2556 @noindent
2557 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2558 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2559 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2560 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2561 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2562
2563 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2564 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2565 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2566 either.  Thus, if we have
2567
2568 @example
2569 #define x (4 + y)
2570 #define y (2 * x)
2571 @end example
2572
2573 @noindent
2574 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2575
2576 @example
2577 @group
2578 x    @expansion{} (4 + y)
2579      @expansion{} (4 + (2 * x))
2580
2581 y    @expansion{} (2 * x)
2582      @expansion{} (2 * (4 + y))
2583 @end group
2584 @end example
2585
2586 @noindent
2587 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2588 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2589
2590 @node Argument Prescan
2591 @subsection Argument Prescan
2592 @cindex expansion of arguments
2593 @cindex macro argument expansion
2594 @cindex prescan of macro arguments
2595
2596 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2597 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2598 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2599 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2600 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2601 macro calls in them.
2602
2603 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2604 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2605 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2606 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2607 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2608 same results.
2609
2610 You might expect the double scan to change the results when a
2611 self-referential macro is used in an argument of another macro
2612 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2613 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2614 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2615 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2616 second scan either.
2617
2618 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2619 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2620 that the prescan does make a difference in three special cases:
2621
2622 @itemize @bullet
2623 @item
2624 Nested calls to a macro.
2625
2626 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2627 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2628 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2629 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2630 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2631 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2632 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2633 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2634 be expanded.
2635
2636 @item
2637 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2638
2639 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2640 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2641 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2642 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2643 instance, if you have
2644
2645 @example
2646 #define AFTERX(x) X_ ## x
2647 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2648 #define TABLESIZE 1024
2649 #define BUFSIZE TABLESIZE
2650 @end example
2651
2652 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2653 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2654 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2655
2656 @item
2657 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2658
2659 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2660 wrong number of arguments.  Here is an example:
2661
2662 @example
2663 #define foo  a,b
2664 #define bar(x) lose(x)
2665 #define lose(x) (1 + (x))
2666 @end example
2667
2668 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2669 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2670 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2671 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2672 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2673 arithmetic operations:
2674
2675 @example
2676 #define foo (a,b)
2677 @exdent or
2678 #define bar(x) lose((x))
2679 @end example
2680
2681 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2682 definition from being interpreted as an argument separator.
2683
2684 @end itemize
2685
2686 @node Newlines in Arguments
2687 @subsection Newlines in Arguments
2688 @cindex newlines in macro arguments
2689
2690 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2691 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2692 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2693 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2694 different to the line containing the argument causing the problem.
2695
2696 Here is an example illustrating this:
2697
2698 @example
2699 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2700
2701 ignore_second_arg (foo (),
2702                    ignored (),
2703                    syntax error);
2704 @end example
2705
2706 @noindent
2707 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2708 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2709 even though the problematic code comes from line five.
2710
2711 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2712
2713 @node Conditionals
2714 @chapter Conditionals
2715 @cindex conditionals
2716
2717 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2718 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2719 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2720 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2721 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2722
2723 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2724 statement in C, but it is important to understand the difference between
2725 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2726 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2727 behave differently from run to run, depending on the data it is
2728 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2729 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2730 code to be included in the program depending on the situation at the
2731 time of compilation.
2732
2733 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2734 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2735 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2736 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2737 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2738 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2739 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2740 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2741 remains syntactically valid when it is not to be used.
2742
2743 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2744 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2745
2746 @menu
2747 * Conditional Uses::
2748 * Conditional Syntax::
2749 * Deleted Code::
2750 @end menu
2751
2752 @node Conditional Uses
2753 @section Conditional Uses
2754
2755 There are three general reasons to use a conditional.
2756
2757 @itemize @bullet
2758 @item
2759 A program may need to use different code depending on the machine or
2760 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2761 operating system may be erroneous on another operating system; for
2762 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2763 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2764 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2765 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2766 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2767
2768 @item
2769 You may want to be able to compile the same source file into two
2770 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2771 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2772 those data for debugging, and the other not.
2773
2774 @item
2775 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2776 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2777 @end itemize
2778
2779 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2780 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2781 conditionals.
2782
2783 @node Conditional Syntax
2784 @section Conditional Syntax
2785
2786 @findex #if
2787 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2788 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2789
2790 @menu
2791 * Ifdef::
2792 * If::
2793 * Defined::
2794 * Else::
2795 * Elif::
2796 @end menu
2797
2798 @node Ifdef
2799 @subsection Ifdef
2800 @findex #ifdef
2801 @findex #endif
2802
2803 The simplest sort of conditional is
2804
2805 @example
2806 @group
2807 #ifdef @var{MACRO}
2808
2809 @var{controlled text}
2810
2811 #endif /* @var{MACRO} */
2812 @end group
2813 @end example
2814
2815 @cindex conditional group
2816 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2817 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2818 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2819 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2820
2821 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2822 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2823 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2824 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2825 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2826 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2827 group in one file and end it in another.
2828
2829 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2830 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
2831 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
2832 that all comments and string literals inside a failing conditional group
2833 must still be properly ended.
2834
2835 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
2836 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
2837 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
2838 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
2839 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
2840 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
2841 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
2842
2843 @findex #ifndef
2844 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
2845 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
2846 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
2847 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
2848
2849 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
2850 Here are some samples.
2851
2852 @itemize @bullet
2853 @item
2854 Some macros are predefined on each kind of machine
2855 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
2856 code specially tuned for a particular machine.
2857
2858 @item
2859 System header files define more macros, associated with the features
2860 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
2861 using a system feature on a machine where it is not implemented.
2862
2863 @item
2864 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
2865 command line options when you compile the program.  You can arrange to
2866 compile the same source file into two different programs by choosing a
2867 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
2868 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
2869 state of the macro with command line options, perhaps set in the
2870 Makefile.  @xref{Invocation}.
2871
2872 @item
2873 Your program might have a special header file (often called
2874 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
2875 define or not define macros depending on the features of the system and
2876 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
2877 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
2878 @end itemize
2879
2880 @node If
2881 @subsection If
2882
2883 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
2884 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
2885
2886 @example
2887 @group
2888 #if @var{expression}
2889
2890 @var{controlled text}
2891
2892 #endif /* @var{expression} */
2893 @end group
2894 @end example
2895
2896 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
2897 restrictions.  It may contain
2898
2899 @itemize @bullet
2900 @item
2901 Integer constants.
2902
2903 @item
2904 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
2905 code.
2906
2907 @item
2908 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
2909 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
2910 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
2911 short-circuiting rules of standard C@.
2912
2913 @item
2914 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
2915 computation of the expression's value begins.
2916
2917 @item
2918 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
2919 are defined in the middle of an @samp{#if}.
2920
2921 @item
2922 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
2923 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
2924 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
2925 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
2926 function call parentheses are also treated as zero.
2927
2928 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
2929 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
2930 not a macro in an @samp{#if}.
2931 @end itemize
2932
2933 The preprocessor does not know anything about types in the language.
2934 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
2935 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
2936 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
2937 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
2938
2939 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
2940 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
2941 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
2942 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
2943 expression, and may give different results in some cases.  If the value
2944 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
2945 text} is included; otherwise it is skipped.
2946
2947 If @var{expression} is not correctly formed, GCC issues an error and
2948 treats the conditional as having failed.
2949
2950 @node Defined
2951 @subsection Defined
2952
2953 @cindex @code{defined}
2954 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
2955 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
2956 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
2957 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
2958 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
2959 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
2960
2961 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
2962 existence at once.  For example,
2963
2964 @example
2965 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
2966 @end example
2967
2968 @noindent
2969 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
2970 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
2971
2972 Conditionals written like this:
2973
2974 @example
2975 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
2976 @end example
2977
2978 @noindent
2979 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
2980 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
2981 the value zero.
2982
2983 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
2984 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
2985 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
2986 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
2987 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
2988
2989 @node Else
2990 @subsection Else
2991
2992 @findex #else
2993 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
2994 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
2995 looks like:
2996
2997 @example
2998 @group
2999 #if @var{expression}
3000 @var{text-if-true}
3001 #else /* Not @var{expression} */
3002 @var{text-if-false}
3003 #endif /* Not @var{expression} */
3004 @end group
3005 @end example
3006
3007 @noindent
3008 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3009 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3010 opposite happens.
3011
3012 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3013
3014 @node Elif
3015 @subsection Elif
3016
3017 @findex #elif
3018 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3019 possible alternatives.  For example, you might have
3020
3021 @example
3022 #if X == 1
3023 @dots{}
3024 #else /* X != 1 */
3025 #if X == 2
3026 @dots{}
3027 #else /* X != 2 */
3028 @dots{}
3029 #endif /* X != 2 */
3030 #endif /* X != 1 */
3031 @end example
3032
3033 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3034 abbreviated as follows:
3035
3036 @example
3037 #if X == 1
3038 @dots{}
3039 #elif X == 2
3040 @dots{}
3041 #else /* X != 2 and X != 1*/
3042 @dots{}
3043 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3044 @end example
3045
3046 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3047 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3048 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3049 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3050 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3051 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3052
3053 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3054 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3055 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3056 @samp{#elif} directives within it have failed.
3057
3058 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3059 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3060
3061 @node Deleted Code
3062 @section Deleted Code
3063 @cindex commenting out code
3064
3065 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3066 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3067 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3068 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3069 syntax errors.
3070
3071 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3072 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3073 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3074 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3075 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3076
3077 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3078 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3079 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3080
3081 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3082 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3083 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3084 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3085 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3086 @samp{/*}.
3087
3088 @node Diagnostics
3089 @chapter Diagnostics
3090 @cindex diagnostic
3091 @cindex reporting errors
3092 @cindex reporting warnings
3093
3094 @findex #error
3095 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3096 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3097 are used as the error message.
3098
3099 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3100 combination of parameters which you know the program does not properly
3101 support.  For example, if you know that the program will not run
3102 properly on a VAX, you might write
3103
3104 @example
3105 @group
3106 #ifdef __vax__
3107 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3108 #endif
3109 @end group
3110 @end example
3111
3112 If you have several configuration parameters that must be set up by
3113 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3114 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3115
3116 @example
3117 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3118 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3119 #endif
3120 @end example
3121
3122 @findex #warning
3123 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3124 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3125 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3126
3127 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3128 directing the user to the header file which should be used instead.
3129
3130 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3131 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3132 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3133 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3134 problems with apostrophes and the like.
3135
3136 @node Line Control
3137 @chapter Line Control
3138 @cindex line control
3139
3140 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3141 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3142 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3143 reported as having appeared on the line of the source file where the
3144 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3145
3146 If you write a program which generates source code, such as the
3147 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3148 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3149 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3150 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3151 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3152 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3153
3154 @findex #line
3155 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3156 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3157 directive that specifies the original line number and source file name
3158 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3159 @samp{#line} has three variants:
3160
3161 @table @code
3162 @item #line @var{linenum}
3163 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3164 the line number which should be reported for the following line of
3165 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3166
3167 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3168 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3169 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3170 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3171 file it specifies, until something else happens to change that.
3172 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3173 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3174 @samp{#include}.
3175
3176 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3177 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3178 and most other compilers do.
3179
3180 @item #line @var{anything else}
3181 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3182 The result should match one of the above two forms.
3183 @end table
3184
3185 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3186 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3187 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3188 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3189 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3190
3191 @smallexample
3192 #line 1 "../src/gram.y"
3193 #include "gram.h"
3194 @end smallexample
3195
3196 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3197 chain; the directory containing the physical source file would not be
3198 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3199 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3200
3201 We made this change because the old behavior caused problems when
3202 generated source files were transported between machines.  For instance,
3203 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3204 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3205 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3206 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3207 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3208 build is likely to fail.
3209
3210 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3211 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3212 which would be visible searching from the directory containing the
3213 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3214 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3215 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3216 files, which is difficult and error-prone.
3217
3218 @node Pragmas
3219 @chapter Pragmas
3220
3221 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3222 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3223 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3224 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3225 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3226
3227 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3228 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3229 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3230 entire translation unit or source file.
3231
3232 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3233 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3234 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3235 recognized by previous versions are still recognized without the
3236 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3237 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3238 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3239
3240 @cindex @code{_Pragma}
3241 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3242 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3243 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3244 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3245 in a macro.
3246
3247 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3248 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3249 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3250 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3251 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3252 @samp{#pragma} directive.  For example,
3253
3254 @example
3255 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3256 @end example
3257
3258 @noindent
3259 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3260 same effect could be achieved using macros, for example
3261
3262 @example
3263 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3264 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3265 @end example
3266
3267 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3268 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3269 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3270 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3271 its own.
3272
3273 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3274 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3275 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3276
3277 @ftable @code
3278 @item #pragma GCC dependency
3279 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3280 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3281 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3282 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3283 other file is searched for using the normal include search path.
3284 Optional trailing text can be used to give more information in the
3285 warning message.
3286
3287 @example
3288 #pragma GCC dependency "parse.y"
3289 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3290 @end example
3291
3292 @item #pragma GCC poison
3293 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3294 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3295 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3296 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3297 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3298 after the directive, it is a hard error.  For example,
3299
3300 @example
3301 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3302 sprintf(some_string, "hello");
3303 @end example
3304
3305 @noindent
3306 will produce an error.
3307
3308 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3309 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3310 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3311 about system headers defining macros that use it.
3312
3313 For example,
3314
3315 @example
3316 #define strrchr rindex
3317 #pragma GCC poison rindex
3318 strrchr(some_string, 'h');
3319 @end example
3320
3321 @noindent
3322 will not produce an error.
3323
3324 @item #pragma GCC system_header
3325 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3326 current file to be treated as if it came from a system header.
3327 @xref{System Headers}.
3328
3329 @end ftable
3330
3331 @node Other Directives
3332 @chapter Other Directives
3333
3334 @findex #ident
3335 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3336 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3337 the object file.  On other systems, the directive is ignored.
3338
3339 This directive is not part of the C standard, but it is not an official
3340 GNU extension either.  We believe it came from System V@.
3341
3342 @findex #sccs
3343 The @samp{#sccs} directive is recognized, because it appears in the
3344 header files of some systems.  It is a very old, obscure, extension
3345 which we did not invent, and we have been unable to find any
3346 documentation of what it should do, so GCC simply ignores it.
3347
3348 @cindex null directive
3349 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3350 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3351 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3352 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3353 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3354 produce no output, rather than a line of output containing just a
3355 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3356
3357 @node Preprocessor Output
3358 @chapter Preprocessor Output
3359
3360 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3361 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3362 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3363 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3364 textual output.
3365 @c FIXME: Document the library interface.
3366
3367 @cindex output format
3368 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3369 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3370 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3371 discarded.
3372
3373 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3374 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3375 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3376 to become a single space, with the exception that the first token on a
3377 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3378 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3379 original source file.  This is so the output is easy to read.
3380 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3381 whitespace where there was none in the original source, except where
3382 necessary to prevent an accidental token paste.
3383
3384 @cindex linemarkers
3385 Source file name and line number information is conveyed by lines
3386 of the form
3387
3388 @example
3389 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3390 @end example
3391
3392 @noindent
3393 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3394 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3395 that the following line originated in file @var{filename} at line
3396 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3397 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3398
3399 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3400 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3401 separate them.  Here is what the flags mean:
3402
3403 @table @samp
3404 @item 1
3405 This indicates the start of a new file.
3406 @item 2
3407 This indicates returning to a file (after having included another file).
3408 @item 3
3409 This indicates that the following text comes from a system header file,
3410 so certain warnings should be suppressed.
3411 @item 4
3412 This indicates that the following text should be treated as being
3413 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3414 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3415 @end table
3416
3417 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3418 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3419 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3420 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3421 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3422
3423 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3424 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3425 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3426 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3427 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3428 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3429 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3430 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3431 the directive name.
3432
3433 @node Traditional Mode
3434 @chapter Traditional Mode
3435
3436 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3437 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3438 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3439 preprocessor.
3440
3441 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3442 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3443 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3444
3445 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3446 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3447 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3448 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3449 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3450 that actually matter.
3451
3452 @menu
3453 * Traditional lexical analysis::
3454 * Traditional macros::
3455 * Traditional miscellany::
3456 * Traditional warnings::
3457 @end menu
3458
3459 @node Traditional lexical analysis
3460 @section Traditional lexical analysis
3461
3462 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3463 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3464 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3465
3466 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3467 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3468 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3469 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3470 do this.
3471
3472 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3473 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3474 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3475
3476 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3477 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3478 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3479 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3480 directive.
3481
3482 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3483 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3484 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3485 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3486 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3487 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3488
3489 @smallexample
3490 #if foo/**/bar
3491 @end smallexample
3492
3493 @noindent
3494 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3495 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3496 directive is equivalent to
3497
3498 @smallexample
3499 #if foo bar
3500 @end smallexample
3501
3502 @noindent
3503 rather than
3504
3505 @smallexample
3506 #if foobar
3507 @end smallexample
3508
3509 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3510 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3511 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3512 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3513 you will get a syntax error.
3514
3515 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3516 require matching quotes.  For example:
3517
3518 @smallexample
3519 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3520 "/* This is not a comment.  */
3521 /* This is a comment.  The following #include directive
3522    is ill-formed.  */
3523 #include <stdio.h
3524 @end smallexample
3525
3526 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3527 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3528
3529 @node Traditional macros
3530 @section Traditional macros
3531
3532 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3533 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3534 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3535 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3536 whitespace.
3537
3538 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3539 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}). An
3540 unclosed string or character constant continues into the text
3541 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3542 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3543 produce a single token.
3544
3545 Normally comments are removed from the replacement text after the
3546 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3547 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3548 implementation removes comments even before saving the macro
3549 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3550 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3551
3552 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3553 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3554 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3555 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3556 macro replacement, do not expand.
3557
3558 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3559 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3560 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3561 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3562 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3563 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3564 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3565 offending macro invocation.
3566
3567 @smallexample
3568 #define PLUS +
3569 #define INC(x) PLUS+x
3570 INC(foo);
3571      @expansion{} ++foo;
3572 @end smallexample
3573
3574 Function-like macros are similar in form but quite different in
3575 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3576 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3577 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3578 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3579 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3580 closing quote is treated like any other character.  There is no
3581 facility for handling variadic macros.
3582
3583 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3584 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3585 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3586 whitespace.  In particular
3587
3588 @smallexample
3589 f( )
3590 @end smallexample
3591
3592 @noindent
3593 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3594 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3595 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3596 whitespace between the parentheses.
3597
3598 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3599 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3600 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3601
3602 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3603 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3604 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3605 example
3606
3607 @smallexample
3608 #define str(x) "x"
3609 str(/* A comment */some text )
3610      @expansion{} "some text "
3611 @end smallexample
3612
3613 @noindent
3614 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3615 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3616 pasting.
3617
3618 @smallexample
3619 #define suffix(x) foo_/**/x
3620 suffix(bar)
3621      @expansion{} foo_bar
3622 @end smallexample
3623
3624 @node Traditional miscellany
3625 @section Traditional miscellany
3626
3627 Here are some things to be aware of when using the traditional
3628 preprocessor.
3629
3630 @itemize @bullet
3631 @item
3632 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3633 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3634 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3635 follow the @samp{#}.
3636
3637 @item
3638 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3639 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3640 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3641 including extensions, with the exception that the effects of
3642 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3643
3644 @item
3645 __STDC__ is not defined.
3646
3647 @item
3648 If you use digraphs the behaviour is undefined.
3649
3650 @item
3651 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3652 the behaviour is undefined.
3653
3654 @end itemize
3655
3656 @node Traditional warnings
3657 @section Traditional warnings
3658 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3659 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3660 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3661 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3662 operators.
3663
3664 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3665
3666 @itemize @bullet
3667 @item
3668 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3669 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3670 but does not in ISO C@.
3671
3672 @item
3673 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3674 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3675 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3676 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3677 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3678 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3679 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3680 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3681 suggests avoiding it altogether.
3682
3683 @item
3684 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3685 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3686 that the macro is not expanded.
3687
3688 @item
3689 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3690
3691 @item
3692 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3693 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3694 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3695 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3696 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3697 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3698
3699 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3700 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3701 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3702 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3703 @end itemize
3704
3705 @node Implementation Details
3706 @chapter Implementation Details
3707
3708 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3709 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3710 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3711 change subtly in future implementations.
3712
3713 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3714 versions of CPP@.
3715
3716 @menu
3717 * Implementation-defined behavior::
3718 * Implementation limits::
3719 * Obsolete Features::
3720 * Differences from previous versions::
3721 @end menu
3722
3723 @node Implementation-defined behavior
3724 @section Implementation-defined behavior
3725 @cindex implementation-defined behavior
3726
3727 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3728 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3729 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3730 and stick to it.
3731 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3732
3733 @itemize @bullet
3734 @need 1000
3735 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3736 execution character set.
3737
3738 Currently, GNU cpp only supports character sets that are strict supersets
3739 of ASCII, and performs no translation of characters.
3740
3741 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3742
3743 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3744 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3745 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3746 same column as it did in the original source file.
3747
3748 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3749
3750 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3751 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3752 values they would have on the target machine.
3753
3754 The compiler values a multi-character character constant a character
3755 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3756 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3757 character truncated to the width of a target character.  The final
3758 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3759 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3760 change from versions 3.1 and earlier of GCC).  If there are more
3761 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3762 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3763 ignored.
3764
3765 For example, 'ab' for a target with an 8-bit @code{char} would be
3766 interpreted as @w{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3767 'b')}, and '\234a' as @w{(int) ((unsigned char) '\234' * 256 + (unsigned
3768 char) 'a')}.
3769
3770 @item Source file inclusion.
3771
3772 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3773 @ref{Include Operation}.
3774
3775 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3776 @samp{#include} directive.
3777
3778 @xref{Computed Includes}.
3779
3780 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3781 results in a standard pragma.
3782
3783 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3784 question does not arise.
3785
3786 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3787 pragmas.
3788
3789 @end itemize
3790
3791 @node Implementation limits
3792 @section Implementation limits
3793 @cindex implementation limits
3794
3795 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3796 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3797 and all the others we are aware of.  We intend there to be as few limits
3798 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3799 please report that to us as a bug.  (See the section on reporting bugs in
3800 the GCC manual.)
3801
3802 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3803 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3804 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3805 therefore depend on many things, such as the size of other things
3806 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3807 consumed by other processes on the same computer, etc.
3808
3809 @itemize @bullet
3810
3811 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
3812
3813 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
3814 The standard requires at least 15 levels.
3815
3816 @item Nesting levels of conditional inclusion.
3817
3818 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
3819 available memory.
3820
3821 @item Levels of parenthesised expressions within a full expression.
3822
3823 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
3824 conditional expressions, it is limited only by available memory.
3825
3826 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
3827
3828 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
3829 requires only that the first 63 be significant.
3830
3831 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
3832
3833 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
3834 by available memory.
3835
3836 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
3837
3838 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
3839 required by the standard is 127.
3840
3841 @item Number of characters on a logical source line.
3842
3843 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
3844 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
3845 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
3846
3847 @item Maximum size of a source file.
3848
3849 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
3850 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
3851 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
3852 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
3853 may not be a limitation.
3854
3855 @end itemize
3856
3857 @node Obsolete Features
3858 @section Obsolete Features
3859
3860 CPP has a number of features which are present mainly for
3861 compatibility with older programs.  We discourage their use in new code.
3862 In some cases, we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
3863
3864 @menu
3865 * Assertions::
3866 * Obsolete once-only headers::
3867 @end menu
3868
3869 @node Assertions
3870 @subsection Assertions
3871 @cindex assertions
3872
3873 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
3874 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
3875 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
3876 define them with preprocessing directives or command-line options.
3877
3878 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
3879 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
3880 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
3881 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
3882 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
3883 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
3884 all.
3885
3886 @cindex predicates
3887 An assertion looks like this:
3888
3889 @example
3890 #@var{predicate} (@var{answer})
3891 @end example
3892
3893 @noindent
3894 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
3895 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
3896 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
3897 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
3898 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
3899 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
3900 answer.
3901
3902 @cindex testing predicates
3903 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
3904 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
3905 asserted as an answer for @code{machine}.
3906
3907 @example
3908 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
3909 @end example
3910
3911 @noindent
3912 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
3913 omitting the answer in the conditional:
3914
3915 @example
3916 #if #machine
3917 @end example
3918
3919 @findex #assert
3920 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
3921 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
3922 identifies assertions in conditionals.
3923
3924 @example
3925 #assert @var{predicate} (@var{answer})
3926 @end example
3927
3928 @noindent
3929 You may make several assertions with the same predicate and different
3930 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
3931 same predicate.  All the answers for any given predicate are
3932 simultaneously true.
3933
3934 @cindex assertions, cancelling
3935 @findex #unassert
3936 Assertions can be cancelled with the @samp{#unassert} directive.  It
3937 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
3938 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
3939 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
3940 leaving out the answer:
3941
3942 @example
3943 #unassert @var{predicate}
3944 @end example
3945
3946 @noindent
3947 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
3948 no effect.
3949
3950 You can also make or cancel assertions using command line options.
3951 @xref{Invocation}.
3952
3953 @node Obsolete once-only headers
3954 @subsection Obsolete once-only headers
3955
3956 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
3957 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef},
3958 and we recommend you do not use them in new programs.
3959
3960 @findex #import
3961 In the Objective-C language, there is a variant of @samp{#include}
3962 called @samp{#import} which includes a file, but does so at most once.
3963 If you use @samp{#import} instead of @samp{#include}, then you don't
3964 need the conditionals inside the header file to prevent multiple
3965 inclusion of the contents.  GCC permits the use of @samp{#import} in C
3966 and C++ as well as Objective-C@.  However, it is not in standard C or C++
3967 and should therefore not be used by portable programs.
3968
3969 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
3970 a header file to know that it should only be included once.  It is much
3971 better for the header file's implementor to write the file so that users
3972 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
3973 this goal.
3974
3975 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
3976 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
3977 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
3978 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
3979
3980 Another way to prevent a header file from being included more than once
3981 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
3982 seen when scanning a header file, that file will never be read again, no
3983 matter what.
3984
3985 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
3986 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
3987 in a portable program.
3988
3989 @node Differences from previous versions
3990 @section Differences from previous versions
3991 @cindex differences from previous versions
3992
3993 This section details behavior which has changed from previous versions
3994 of CPP@.  We do not plan to change it again in the near future, but
3995 we do not promise not to, either.
3996
3997 The ``previous versions'' discussed here are 2.95 and before.  The
3998 behavior of GCC 3.0 is mostly the same as the behavior of the widely
3999 used 2.96 and 2.97 development snapshots.  Where there are differences,
4000 they generally represent bugs in the snapshots.
4001
4002 @itemize @bullet
4003
4004 @item Order of evaluation of @samp{#} and @samp{##} operators
4005
4006 The standard does not specify the order of evaluation of a chain of
4007 @samp{##} operators, nor whether @samp{#} is evaluated before, after, or
4008 at the same time as @samp{##}.  You should therefore not write any code
4009 which depends on any specific ordering.  It is possible to guarantee an
4010 ordering, if you need one, by suitable use of nested macros.
4011
4012 An example of where this might matter is pasting the arguments @samp{1},
4013 @samp{e} and @samp{-2}.  This would be fine for left-to-right pasting,
4014 but right-to-left pasting would produce an invalid token @samp{e-2}.
4015
4016 GCC 3.0 evaluates @samp{#} and @samp{##} at the same time and strictly
4017 left to right.  Older versions evaluated all @samp{#} operators first,
4018 then all @samp{##} operators, in an unreliable order.
4019
4020 @item The form of whitespace betwen tokens in preprocessor output
4021
4022 @xref{Preprocessor Output}, for the current textual format.  This is
4023 also the format used by stringification.  Normally, the preprocessor
4024 communicates tokens directly to the compiler's parser, and whitespace
4025 does not come up at all.
4026
4027 Older versions of GCC preserved all whitespace provided by the user and
4028 inserted lots more whitespace of their own, because they could not
4029 accurately predict when extra spaces were needed to prevent accidental
4030 token pasting.
4031
4032 @item Optional argument when invoking rest argument macros
4033
4034 As an extension, GCC permits you to omit the variable arguments entirely
4035 when you use a variable argument macro.  This is forbidden by the 1999 C
4036 standard, and will provoke a pedantic warning with GCC 3.0.  Previous
4037 versions accepted it silently.
4038
4039 @item @samp{##} swallowing preceding text in rest argument macros
4040
4041 Formerly, in a macro expansion, if @samp{##} appeared before a variable
4042 arguments parameter, and the set of tokens specified for that argument
4043 in the macro invocation was empty, previous versions of CPP would
4044 back up and remove the preceding sequence of non-whitespace characters
4045 (@strong{not} the preceding token).  This extension is in direct
4046 conflict with the 1999 C standard and has been drastically pared back.
4047
4048 In the current version of the preprocessor, if @samp{##} appears between
4049 a comma and a variable arguments parameter, and the variable argument is
4050 omitted entirely, the comma will be removed from the expansion.  If the
4051 variable argument is empty, or the token before @samp{##} is not a
4052 comma, then @samp{##} behaves as a normal token paste.
4053
4054 @item @samp{#line} and @samp{#include}
4055
4056 The @samp{#line} directive used to change GCC's notion of the
4057 ``directory containing the current file,'' used by @samp{#include} with
4058 a double-quoted header file name.  In 3.0 and later, it does not.
4059 @xref{Line Control}, for further explanation.
4060
4061 @item Syntax of @samp{#line}
4062
4063 In GCC 2.95 and previous, the string constant argument to @samp{#line}
4064 was treated the same way as the argument to @samp{#include}: backslash
4065 escapes were not honored, and the string ended at the second @samp{"}.
4066 This is not compliant with the C standard.  In GCC 3.0, an attempt was
4067 made to correct the behavior, so that the string was treated as a real
4068 string constant, but it turned out to be buggy.  In 3.1, the bugs have
4069 been fixed.  (We are not fixing the bugs in 3.0 because they affect
4070 relatively few people and the fix is quite invasive.)
4071
4072 @end itemize
4073
4074 @node Invocation
4075 @chapter Invocation
4076 @cindex invocation
4077 @cindex command line
4078
4079 Most often when you use the C preprocessor you will not have to invoke it
4080 explicitly: the C compiler will do so automatically.  However, the
4081 preprocessor is sometimes useful on its own.  All the options listed
4082 here are also acceptable to the C compiler and have the same meaning,
4083 except that the C compiler has different rules for specifying the output
4084 file.
4085
4086 @strong{Note:} Whether you use the preprocessor by way of @command{gcc}
4087 or @command{cpp}, the @dfn{compiler driver} is run first.  This
4088 program's purpose is to translate your command into invocations of the
4089 programs that do the actual work.  Their command line interfaces are
4090 similar but not identical to the documented interface, and may change
4091 without notice.
4092
4093 @ignore
4094 @c man begin SYNOPSIS
4095 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4096     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-W}@var{warn}@dots{}]
4097     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4098     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}] [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4099     [@option{-x} @var{language}] [@option{-std=}@var{standard}]
4100     @var{infile} @var{outfile}
4101
4102 Only the most useful options are listed here; see below for the remainder.
4103 @c man end
4104 @c man begin SEEALSO
4105 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4106 gcc(1), as(1), ld(1), and the Info entries for @file{cpp}, @file{gcc}, and
4107 @file{binutils}.
4108 @c man end
4109 @end ignore
4110
4111 @c man begin OPTIONS
4112 The C preprocessor expects two file names as arguments, @var{infile} and
4113 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4114 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4115 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4116
4117 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4118 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4119 means to write to standard output.  Also, if either file is omitted, it
4120 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4121
4122 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4123 which take an argument may have that argument appear either immediately
4124 after the option, or with a space between option and argument:
4125 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4126
4127 @cindex grouping options
4128 @cindex options, grouping
4129 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4130 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4131 @w{@samp{-d -M}}.
4132
4133 @cindex options
4134 @include cppopts.texi
4135 @c man end
4136
4137 @node Environment Variables
4138 @chapter Environment Variables
4139 @cindex environment variables
4140 @c man begin ENVIRONMENT
4141
4142 This section describes the environment variables that affect how CPP
4143 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4144 when searching for include files, or to control dependency output.
4145
4146 Note that you can also specify places to search using options such as
4147 @option{-I}, and control dependency output with options like
4148 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4149 environment variables, which in turn take precedence over the
4150 configuration of GCC@.
4151  
4152 @include cppenv.texi
4153 @c man end
4154
4155 @page
4156 @include fdl.texi
4157
4158 @page
4159 @node Index of Directives
4160 @unnumbered Index of Directives
4161 @printindex fn
4162
4163 @node Option Index
4164 @unnumbered Option Index
4165 @noindent
4166 CPP's command line options and environment variables are indexed here
4167 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4168 @printindex op
4169
4170 @page
4171 @node Concept Index
4172 @unnumbered Concept Index
4173 @printindex cp
4174
4175 @bye