OSDN Git Service

* c-decl.c (grokfield): Make sure the only unnamed fields
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / extend.texi
1 @c Copyright (C) 1988,1989,1992,1993,1994,1996,1998,1999,2000,2001 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
4
5 @node C Implementation
6 @chapter C Implementation-defined behavior
7 @cindex implementation-defined behavior, C language
8
9 A conforming implementation of ISO C is required to document its
10 choice of behavior in each of the areas that are designated
11 ``implementation defined.''  The following lists all such areas,
12 along with the section number from the ISO/IEC 9899:1999 standard.
13
14 @menu
15 * Translation implementation::
16 * Environment implementation::
17 * Identifiers implementation::
18 * Characters implementation::
19 * Integers implementation::
20 * Floating point implementation::
21 * Arrays and pointers implementation::
22 * Hints implementation::
23 * Structures unions enumerations and bit-fields implementation::
24 * Qualifiers implementation::
25 * Preprocessing directives implementation::
26 * Library functions implementation::
27 * Architecture implementation::
28 * Locale-specific behavior implementation::
29 @end menu
30
31 @node Translation implementation
32 @section Translation
33
34 @itemize @bullet
35 @item
36 @cite{How a diagnostic is identified (3.10, 5.1.1.3).}
37
38 @item
39 @cite{Whether each nonempty sequence of white-space characters other than
40 new-line is retained or replaced by one space character in translation
41 phase 3 (5.1.1.2).}
42 @end itemize
43
44 @node Environment implementation
45 @section Environment
46
47 The behavior of these points are dependant on the implementation
48 of the C library, and are not defined by GCC itself.
49
50 @node Identifiers implementation
51 @section Identifiers
52
53 @itemize @bullet
54 @item
55 @cite{Which additional multibyte characters may appear in identifiers
56 and their correspondence to universal character names (6.4.2).}
57
58 @item
59 @cite{The number of significant initial characters in an identifier
60 (5.2.4.1, 6.4.2).}
61 @end itemize
62
63 @node Characters implementation
64 @section Characters
65
66 @itemize @bullet
67 @item
68 @cite{The number of bits in a byte (3.6).}
69
70 @item
71 @cite{The values of the members of the execution character set (5.2.1).}
72
73 @item
74 @cite{The unique value of the member of the execution character set produced
75 for each of the standard alphabetic escape sequences (5.2.2).}
76
77 @item
78 @cite{The value of a @code{char} object into which has been stored any
79 character other than a member of the basic execution character set (6.2.5).}
80
81 @item
82 @cite{Which of @code{signed char} or @code{unsigned char} has the same range,
83 representation, and behavior as ``plain'' @code{char} (6.2.5, 6.3.1.1).}
84
85 @item
86 @cite{The mapping of members of the source character set (in character
87 constants and string literals) to members of the execution character
88 set (6.4.4.4, 5.1.1.2).}
89
90 @item
91 @cite{The value of an integer character constant containing more than one
92 character or containing a character or escape sequence that does not map
93 to a single-byte execution character (6.4.4.4).}
94
95 @item
96 @cite{The value of a wide character constant containing more than one
97 multibyte character, or containing a multibyte character or escape
98 sequence not represented in the extended execution character set (6.4.4.4).}
99
100 @item
101 @cite{The current locale used to convert a wide character constant consisting
102 of a single multibyte character that maps to a member of the extended
103 execution character set into a corresponding wide character code (6.4.4.4).}
104
105 @item
106 @cite{The current locale used to convert a wide string literal into
107 corresponding wide character codes (6.4.5).}
108
109 @item
110 @cite{The value of a string literal containing a multibyte character or escape
111 sequence not represented in the execution character set (6.4.5).}
112 @end itemize
113
114 @node Integers implementation
115 @section Integers
116
117 @itemize @bullet
118 @item
119 @cite{Any extended integer types that exist in the implementation (6.2.5).}
120
121 @item
122 @cite{Whether signed integer types are represented using sign and magnitude,
123 two's complement, or one's complement, and whether the extraordinary value
124 is a trap representation or an ordinary value (6.2.6.2).}
125
126 @item
127 @cite{The rank of any extended integer type relative to another extended
128 integer type with the same precision (6.3.1.1).}
129
130 @item
131 @cite{The result of, or the signal raised by, converting an integer to a
132 signed integer type when the value cannot be represented in an object of
133 that type (6.3.1.3).}
134
135 @item
136 @cite{The results of some bitwise operations on signed integers (6.5).}
137 @end itemize
138
139 @node Floating point implementation
140 @section Floating point
141
142 @itemize @bullet
143 @item
144 @cite{The accuracy of the floating-point operations and of the library
145 functions in @code{<math.h>} and @code{<complex.h>} that return floating-point
146 results (5.2.4.2.2).}
147
148 @item
149 @cite{The rounding behaviors characterized by non-standard values
150 of @code{FLT_ROUNDS} @gol
151 (5.2.4.2.2).}
152
153 @item
154 @cite{The evaluation methods characterized by non-standard negative
155 values of @code{FLT_EVAL_METHOD} (5.2.4.2.2).}
156
157 @item
158 @cite{The direction of rounding when an integer is converted to a
159 floating-point number that cannot exactly represent the original
160 value (6.3.1.4).}
161
162 @item
163 @cite{The direction of rounding when a floating-point number is
164 converted to a narrower floating-point number (6.3.1.5).}
165
166 @item
167 @cite{How the nearest representable value or the larger or smaller
168 representable value immediately adjacent to the nearest representable
169 value is chosen for certain floating constants (6.4.4.2).}
170
171 @item
172 @cite{Whether and how floating expressions are contracted when not
173 disallowed by the @code{FP_CONTRACT} pragma (6.5).}
174
175 @item
176 @cite{The default state for the @code{FENV_ACCESS} pragma (7.6.1).}
177
178 @item
179 @cite{Additional floating-point exceptions, rounding modes, environments,
180 and classifications, and their macro names (7.6, 7.12).}
181
182 @item
183 @cite{The default state for the @code{FP_CONTRACT} pragma (7.12.2).}
184
185 @item
186 @cite{Whether the ``inexact'' floating-point exception can be raised
187 when the rounded result actually does equal the mathematical result
188 in an IEC 60559 conformant implementation (F.9).}
189
190 @item
191 @cite{Whether the ``underflow'' (and ``inexact'') floating-point
192 exception can be raised when a result is tiny but not inexact in an
193 IEC 60559 conformant implementation (F.9).}
194
195 @end itemize
196
197 @node Arrays and pointers implementation
198 @section Arrays and pointers
199
200 @itemize @bullet
201 @item
202 @cite{The result of converting a pointer to an integer or
203 vice versa (6.3.2.3).}
204
205 A cast from pointer to integer discards most-significant bits if the
206 pointer representation is larger than the integer type,
207 sign-extends@footnote{Future versions of GCC may zero-extend, or use
208 a target-defined @code{ptr_extend} pattern.  Do not rely on sign extension.}
209 if the pointer representation is smaller than the integer type, otherwise
210 the bits are unchanged.
211 @c ??? We've always claimed that pointers were unsigned entities.
212 @c Shouldn't we therefore be doing zero-extension?  If so, the bug
213 @c is in convert_to_integer, where we call type_for_size and request
214 @c a signed integral type.  On the other hand, it might be most useful
215 @c for the target if we extend according to POINTERS_EXTEND_UNSIGNED.
216
217 A cast from integer to pointer discards most-significant bits if the
218 pointer representation is smaller than the integer type, extends according
219 to the signedness of the integer type if the pointer representation
220 is larger than the integer type, otherwise the bits are unchanged.
221
222 When casting from pointer to integer and back again, the resulting
223 pointer must reference the same object as the original pointer, otherwise
224 the behavior is undefined.  That is, one may not use integer arithmetic to
225 avoid the undefined behavior of pointer arithmetic as proscribed in 6.5.6/8.
226
227 @item
228 @cite{The size of the result of subtracting two pointers to elements
229 of the same array (6.5.6).}
230
231 @end itemize
232
233 @node Hints implementation
234 @section Hints
235
236 @itemize @bullet
237 @item
238 @cite{The extent to which suggestions made by using the @code{register}
239 storage-class specifier are effective (6.7.1).}
240
241 @item
242 @cite{The extent to which suggestions made by using the inline function
243 specifier are effective (6.7.4).}
244
245 @end itemize
246
247 @node Structures unions enumerations and bit-fields implementation
248 @section Structures, unions, enumerations, and bit-fields
249
250 @itemize @bullet
251 @item
252 @cite{Whether a ``plain'' int bit-field is treated as a @code{signed int}
253 bit-field or as an @code{unsigned int} bit-field (6.7.2, 6.7.2.1).}
254
255 @item
256 @cite{Allowable bit-field types other than @code{_Bool}, @code{signed int},
257 and @code{unsigned int} (6.7.2.1).}
258
259 @item
260 @cite{Whether a bit-field can straddle a storage-unit boundary (6.7.2.1).}
261
262 @item
263 @cite{The order of allocation of bit-fields within a unit (6.7.2.1).}
264
265 @item
266 @cite{The alignment of non-bit-field members of structures (6.7.2.1).}
267
268 @item
269 @cite{The integer type compatible with each enumerated type (6.7.2.2).}
270
271 @end itemize
272
273 @node Qualifiers implementation
274 @section Qualifiers
275
276 @itemize @bullet
277 @item
278 @cite{What constitutes an access to an object that has volatile-qualified
279 type (6.7.3).}
280
281 @end itemize
282
283 @node Preprocessing directives implementation
284 @section Preprocessing directives
285
286 @itemize @bullet
287 @item
288 @cite{How sequences in both forms of header names are mapped to headers
289 or external source file names (6.4.7).}
290
291 @item
292 @cite{Whether the value of a character constant in a constant expression
293 that controls conditional inclusion matches the value of the same character
294 constant in the execution character set (6.10.1).}
295
296 @item
297 @cite{Whether the value of a single-character character constant in a
298 constant expression that controls conditional inclusion may have a
299 negative value (6.10.1).}
300
301 @item
302 @cite{The places that are searched for an included @samp{<>} delimited
303 header, and how the places are specified or the header is
304 identified (6.10.2).}
305
306 @item
307 @cite{How the named source file is searched for in an included @samp{""}
308 delimited header (6.10.2).}
309
310 @item
311 @cite{The method by which preprocessing tokens (possibly resulting from
312 macro expansion) in a @code{#include} directive are combined into a header
313 name (6.10.2).}
314
315 @item
316 @cite{The nesting limit for @code{#include} processing (6.10.2).}
317
318 @item
319 @cite{Whether the @samp{#} operator inserts a @samp{\} character before
320 the @samp{\} character that begins a universal character name in a
321 character constant or string literal (6.10.3.2).}
322
323 @item
324 @cite{The behavior on each recognized non-@code{STDC #pragma}
325 directive (6.10.6).}
326
327 @item
328 @cite{The definitions for @code{__DATE__} and @code{__TIME__} when
329 respectively, the date and time of translation are not available (6.10.8).}
330
331 @end itemize
332
333 @node Library functions implementation
334 @section Library functions
335
336 The behavior of these points are dependant on the implementation
337 of the C library, and are not defined by GCC itself.
338
339 @node Architecture implementation
340 @section Architecture
341
342 @itemize @bullet
343 @item
344 @cite{The values or expressions assigned to the macros specified in the
345 headers @code{<float.h>}, @code{<limits.h>}, and @code{<stdint.h>}
346 (5.2.4.2, 7.18.2, 7.18.3).}
347
348 @item
349 @cite{The number, order, and encoding of bytes in any object
350 (when not explicitly specified in this International Standard) (6.2.6.1).}
351
352 @item
353 @cite{The value of the result of the sizeof operator (6.5.3.4).}
354
355 @end itemize
356
357 @node Locale-specific behavior implementation
358 @section Locale-specific behavior
359
360 The behavior of these points are dependant on the implementation
361 of the C library, and are not defined by GCC itself.
362
363 @node C Extensions
364 @chapter Extensions to the C Language Family
365 @cindex extensions, C language
366 @cindex C language extensions
367
368 @opindex pedantic
369 GNU C provides several language features not found in ISO standard C@.
370 (The @option{-pedantic} option directs GCC to print a warning message if
371 any of these features is used.)  To test for the availability of these
372 features in conditional compilation, check for a predefined macro
373 @code{__GNUC__}, which is always defined under GCC@.
374
375 These extensions are available in C and Objective-C@.  Most of them are
376 also available in C++.  @xref{C++ Extensions,,Extensions to the
377 C++ Language}, for extensions that apply @emph{only} to C++.
378
379 Some features that are in ISO C99 but not C89 or C++ are also, as
380 extensions, accepted by GCC in C89 mode and in C++.
381
382 @c The only difference between the two versions of this menu is that the
383 @c version for clear INTERNALS has an extra node, "Constraints" (which
384 @c appears in a separate chapter in the other version of the manual).
385 @ifset INTERNALS
386 @menu
387 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
388 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
389 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
390 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
391 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
392 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
393 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
394 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
395 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
396 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
397 * Complex::             Data types for complex numbers.
398 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
399 * Zero Length::         Zero-length arrays.
400 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
401 * Variadic Macros::     Macros with a variable number of arguments.
402 * Escaped Newlines::    Slightly looser rules for escaped newlines.
403 * Multi-line Strings::  String literals with embedded newlines.
404 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
405 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
406 * Initializers::        Non-constant initializers.
407 * Compound Literals::   Compound literals give structures, unions
408                          or arrays as values.
409 * Designated Inits::    Labeling elements of initializers.
410 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
411 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
412 * Mixed Declarations::  Mixing declarations and code.
413 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
414                          or that they can never return.
415 * Attribute Syntax::    Formal syntax for attributes.
416 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
417 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
418 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
419 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
420 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
421 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
422 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
423 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
424 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
425                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
426 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
427 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
428 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
429 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
430 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
431                          function.
432 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
433 * Vector Extensions::   Using vector instructions through built-in functions.
434 * Other Builtins::      Other built-in functions.
435 * Pragmas::             Pragmas accepted by GCC.
436 * Unnamed Fields::      Unnamed struct/union fields within structs/unions.
437 @end menu
438 @end ifset
439 @ifclear INTERNALS
440 @menu
441 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
442 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
443 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
444 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
445 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
446 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
447 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
448 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
449 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
450 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
451 * Complex::             Data types for complex numbers.
452 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
453 * Zero Length::         Zero-length arrays.
454 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
455 * Variadic Macros::     Macros with a variable number of arguments.
456 * Escaped Newlines::    Slightly looser rules for escaped newlines.
457 * Multi-line Strings::  String literals with embedded newlines.
458 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
459 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
460 * Initializers::        Non-constant initializers.
461 * Compound Literals::   Compound literals give structures, unions
462                          or arrays as values.
463 * Designated Inits::    Labeling elements of initializers.
464 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
465 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
466 * Mixed Declarations::  Mixing declarations and code.
467 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
468                          or that they can never return.
469 * Attribute Syntax::    Formal syntax for attributes.
470 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
471 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
472 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
473 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
474 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
475 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
476 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
477 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
478 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
479                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
480 * Constraints::         Constraints for asm operands
481 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
482 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
483 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
484 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
485 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
486                          function.
487 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
488 * Vector Extensions::   Using vector instructions through built-in functions.
489 * Other Builtins::      Other built-in functions.
490 * Pragmas::             Pragmas accepted by GCC.
491 @end menu
492 @end ifclear
493
494 @node Statement Exprs
495 @section Statements and Declarations in Expressions
496 @cindex statements inside expressions
497 @cindex declarations inside expressions
498 @cindex expressions containing statements
499 @cindex macros, statements in expressions
500
501 @c the above section title wrapped and causes an underfull hbox.. i
502 @c changed it from "within" to "in". --mew 4feb93
503
504 A compound statement enclosed in parentheses may appear as an expression
505 in GNU C@.  This allows you to use loops, switches, and local variables
506 within an expression.
507
508 Recall that a compound statement is a sequence of statements surrounded
509 by braces; in this construct, parentheses go around the braces.  For
510 example:
511
512 @example
513 (@{ int y = foo (); int z;
514    if (y > 0) z = y;
515    else z = - y;
516    z; @})
517 @end example
518
519 @noindent
520 is a valid (though slightly more complex than necessary) expression
521 for the absolute value of @code{foo ()}.
522
523 The last thing in the compound statement should be an expression
524 followed by a semicolon; the value of this subexpression serves as the
525 value of the entire construct.  (If you use some other kind of statement
526 last within the braces, the construct has type @code{void}, and thus
527 effectively no value.)
528
529 This feature is especially useful in making macro definitions ``safe'' (so
530 that they evaluate each operand exactly once).  For example, the
531 ``maximum'' function is commonly defined as a macro in standard C as
532 follows:
533
534 @example
535 #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
536 @end example
537
538 @noindent
539 @cindex side effects, macro argument
540 But this definition computes either @var{a} or @var{b} twice, with bad
541 results if the operand has side effects.  In GNU C, if you know the
542 type of the operands (here let's assume @code{int}), you can define
543 the macro safely as follows:
544
545 @example
546 #define maxint(a,b) \
547   (@{int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; @})
548 @end example
549
550 Embedded statements are not allowed in constant expressions, such as
551 the value of an enumeration constant, the width of a bit-field, or
552 the initial value of a static variable.
553
554 If you don't know the type of the operand, you can still do this, but you
555 must use @code{typeof} (@pxref{Typeof}) or type naming (@pxref{Naming
556 Types}).
557
558 Statement expressions are not supported fully in G++, and their fate
559 there is unclear.  (It is possible that they will become fully supported
560 at some point, or that they will be deprecated, or that the bugs that
561 are present will continue to exist indefinitely.)  Presently, statement
562 expressions do not work well as default arguments.
563
564 In addition, there are semantic issues with statement-expressions in
565 C++.  If you try to use statement-expressions instead of inline
566 functions in C++, you may be surprised at the way object destruction is
567 handled.  For example:
568
569 @example
570 #define foo(a)  (@{int b = (a); b + 3; @})
571 @end example
572
573 @noindent
574 does not work the same way as:
575
576 @example
577 inline int foo(int a) @{ int b = a; return b + 3; @}
578 @end example
579
580 @noindent
581 In particular, if the expression passed into @code{foo} involves the
582 creation of temporaries, the destructors for those temporaries will be
583 run earlier in the case of the macro than in the case of the function.
584
585 These considerations mean that it is probably a bad idea to use
586 statement-expressions of this form in header files that are designed to
587 work with C++.  (Note that some versions of the GNU C Library contained
588 header files using statement-expression that lead to precisely this
589 bug.)
590
591 @node Local Labels
592 @section Locally Declared Labels
593 @cindex local labels
594 @cindex macros, local labels
595
596 Each statement expression is a scope in which @dfn{local labels} can be
597 declared.  A local label is simply an identifier; you can jump to it
598 with an ordinary @code{goto} statement, but only from within the
599 statement expression it belongs to.
600
601 A local label declaration looks like this:
602
603 @example
604 __label__ @var{label};
605 @end example
606
607 @noindent
608 or
609
610 @example
611 __label__ @var{label1}, @var{label2}, @dots{};
612 @end example
613
614 Local label declarations must come at the beginning of the statement
615 expression, right after the @samp{(@{}, before any ordinary
616 declarations.
617
618 The label declaration defines the label @emph{name}, but does not define
619 the label itself.  You must do this in the usual way, with
620 @code{@var{label}:}, within the statements of the statement expression.
621
622 The local label feature is useful because statement expressions are
623 often used in macros.  If the macro contains nested loops, a @code{goto}
624 can be useful for breaking out of them.  However, an ordinary label
625 whose scope is the whole function cannot be used: if the macro can be
626 expanded several times in one function, the label will be multiply
627 defined in that function.  A local label avoids this problem.  For
628 example:
629
630 @example
631 #define SEARCH(array, target)                     \
632 (@{                                                \
633   __label__ found;                                \
634   typeof (target) _SEARCH_target = (target);      \
635   typeof (*(array)) *_SEARCH_array = (array);     \
636   int i, j;                                       \
637   int value;                                      \
638   for (i = 0; i < max; i++)                       \
639     for (j = 0; j < max; j++)                     \
640       if (_SEARCH_array[i][j] == _SEARCH_target)  \
641         @{ value = i; goto found; @}                \
642   value = -1;                                     \
643  found:                                           \
644   value;                                          \
645 @})
646 @end example
647
648 @node Labels as Values
649 @section Labels as Values
650 @cindex labels as values
651 @cindex computed gotos
652 @cindex goto with computed label
653 @cindex address of a label
654
655 You can get the address of a label defined in the current function
656 (or a containing function) with the unary operator @samp{&&}.  The
657 value has type @code{void *}.  This value is a constant and can be used
658 wherever a constant of that type is valid.  For example:
659
660 @example
661 void *ptr;
662 @dots{}
663 ptr = &&foo;
664 @end example
665
666 To use these values, you need to be able to jump to one.  This is done
667 with the computed goto statement@footnote{The analogous feature in
668 Fortran is called an assigned goto, but that name seems inappropriate in
669 C, where one can do more than simply store label addresses in label
670 variables.}, @code{goto *@var{exp};}.  For example,
671
672 @example
673 goto *ptr;
674 @end example
675
676 @noindent
677 Any expression of type @code{void *} is allowed.
678
679 One way of using these constants is in initializing a static array that
680 will serve as a jump table:
681
682 @example
683 static void *array[] = @{ &&foo, &&bar, &&hack @};
684 @end example
685
686 Then you can select a label with indexing, like this:
687
688 @example
689 goto *array[i];
690 @end example
691
692 @noindent
693 Note that this does not check whether the subscript is in bounds---array
694 indexing in C never does that.
695
696 Such an array of label values serves a purpose much like that of the
697 @code{switch} statement.  The @code{switch} statement is cleaner, so
698 use that rather than an array unless the problem does not fit a
699 @code{switch} statement very well.
700
701 Another use of label values is in an interpreter for threaded code.
702 The labels within the interpreter function can be stored in the
703 threaded code for super-fast dispatching.
704
705 You may not use this mechanism to jump to code in a different function.
706 If you do that, totally unpredictable things will happen.  The best way to
707 avoid this is to store the label address only in automatic variables and
708 never pass it as an argument.
709
710 An alternate way to write the above example is
711
712 @example
713 static const int array[] = @{ &&foo - &&foo, &&bar - &&foo,
714                              &&hack - &&foo @};
715 goto *(&&foo + array[i]);
716 @end example
717
718 @noindent
719 This is more friendly to code living in shared libraries, as it reduces
720 the number of dynamic relocations that are needed, and by consequence,
721 allows the data to be read-only.
722
723 @node Nested Functions
724 @section Nested Functions
725 @cindex nested functions
726 @cindex downward funargs
727 @cindex thunks
728
729 A @dfn{nested function} is a function defined inside another function.
730 (Nested functions are not supported for GNU C++.)  The nested function's
731 name is local to the block where it is defined.  For example, here we
732 define a nested function named @code{square}, and call it twice:
733
734 @example
735 @group
736 foo (double a, double b)
737 @{
738   double square (double z) @{ return z * z; @}
739
740   return square (a) + square (b);
741 @}
742 @end group
743 @end example
744
745 The nested function can access all the variables of the containing
746 function that are visible at the point of its definition.  This is
747 called @dfn{lexical scoping}.  For example, here we show a nested
748 function which uses an inherited variable named @code{offset}:
749
750 @example
751 @group
752 bar (int *array, int offset, int size)
753 @{
754   int access (int *array, int index)
755     @{ return array[index + offset]; @}
756   int i;
757   @dots{}
758   for (i = 0; i < size; i++)
759     @dots{} access (array, i) @dots{}
760 @}
761 @end group
762 @end example
763
764 Nested function definitions are permitted within functions in the places
765 where variable definitions are allowed; that is, in any block, before
766 the first statement in the block.
767
768 It is possible to call the nested function from outside the scope of its
769 name by storing its address or passing the address to another function:
770
771 @example
772 hack (int *array, int size)
773 @{
774   void store (int index, int value)
775     @{ array[index] = value; @}
776
777   intermediate (store, size);
778 @}
779 @end example
780
781 Here, the function @code{intermediate} receives the address of
782 @code{store} as an argument.  If @code{intermediate} calls @code{store},
783 the arguments given to @code{store} are used to store into @code{array}.
784 But this technique works only so long as the containing function
785 (@code{hack}, in this example) does not exit.
786
787 If you try to call the nested function through its address after the
788 containing function has exited, all hell will break loose.  If you try
789 to call it after a containing scope level has exited, and if it refers
790 to some of the variables that are no longer in scope, you may be lucky,
791 but it's not wise to take the risk.  If, however, the nested function
792 does not refer to anything that has gone out of scope, you should be
793 safe.
794
795 GCC implements taking the address of a nested function using a technique
796 called @dfn{trampolines}.  A paper describing them is available as
797
798 @noindent
799 @uref{http://people.debian.org/~karlheg/Usenix88-lexic.pdf}.
800
801 A nested function can jump to a label inherited from a containing
802 function, provided the label was explicitly declared in the containing
803 function (@pxref{Local Labels}).  Such a jump returns instantly to the
804 containing function, exiting the nested function which did the
805 @code{goto} and any intermediate functions as well.  Here is an example:
806
807 @example
808 @group
809 bar (int *array, int offset, int size)
810 @{
811   __label__ failure;
812   int access (int *array, int index)
813     @{
814       if (index > size)
815         goto failure;
816       return array[index + offset];
817     @}
818   int i;
819   @dots{}
820   for (i = 0; i < size; i++)
821     @dots{} access (array, i) @dots{}
822   @dots{}
823   return 0;
824
825  /* @r{Control comes here from @code{access}
826     if it detects an error.}  */
827  failure:
828   return -1;
829 @}
830 @end group
831 @end example
832
833 A nested function always has internal linkage.  Declaring one with
834 @code{extern} is erroneous.  If you need to declare the nested function
835 before its definition, use @code{auto} (which is otherwise meaningless
836 for function declarations).
837
838 @example
839 bar (int *array, int offset, int size)
840 @{
841   __label__ failure;
842   auto int access (int *, int);
843   @dots{}
844   int access (int *array, int index)
845     @{
846       if (index > size)
847         goto failure;
848       return array[index + offset];
849     @}
850   @dots{}
851 @}
852 @end example
853
854 @node Constructing Calls
855 @section Constructing Function Calls
856 @cindex constructing calls
857 @cindex forwarding calls
858
859 Using the built-in functions described below, you can record
860 the arguments a function received, and call another function
861 with the same arguments, without knowing the number or types
862 of the arguments.
863
864 You can also record the return value of that function call,
865 and later return that value, without knowing what data type
866 the function tried to return (as long as your caller expects
867 that data type).
868
869 @deftypefn {Built-in Function} {void *} __builtin_apply_args ()
870 This built-in function returns a pointer to data
871 describing how to perform a call with the same arguments as were passed
872 to the current function.
873
874 The function saves the arg pointer register, structure value address,
875 and all registers that might be used to pass arguments to a function
876 into a block of memory allocated on the stack.  Then it returns the
877 address of that block.
878 @end deftypefn
879
880 @deftypefn {Built-in Function} {void *} __builtin_apply (void (*@var{function})(), void *@var{arguments}, size_t @var{size})
881 This built-in function invokes @var{function}
882 with a copy of the parameters described by @var{arguments}
883 and @var{size}.
884
885 The value of @var{arguments} should be the value returned by
886 @code{__builtin_apply_args}.  The argument @var{size} specifies the size
887 of the stack argument data, in bytes.
888
889 This function returns a pointer to data describing
890 how to return whatever value was returned by @var{function}.  The data
891 is saved in a block of memory allocated on the stack.
892
893 It is not always simple to compute the proper value for @var{size}.  The
894 value is used by @code{__builtin_apply} to compute the amount of data
895 that should be pushed on the stack and copied from the incoming argument
896 area.
897 @end deftypefn
898
899 @deftypefn {Built-in Function} {void} __builtin_return (void *@var{result})
900 This built-in function returns the value described by @var{result} from
901 the containing function.  You should specify, for @var{result}, a value
902 returned by @code{__builtin_apply}.
903 @end deftypefn
904
905 @node Naming Types
906 @section Naming an Expression's Type
907 @cindex naming types
908
909 You can give a name to the type of an expression using a @code{typedef}
910 declaration with an initializer.  Here is how to define @var{name} as a
911 type name for the type of @var{exp}:
912
913 @example
914 typedef @var{name} = @var{exp};
915 @end example
916
917 This is useful in conjunction with the statements-within-expressions
918 feature.  Here is how the two together can be used to define a safe
919 ``maximum'' macro that operates on any arithmetic type:
920
921 @example
922 #define max(a,b) \
923   (@{typedef _ta = (a), _tb = (b);  \
924     _ta _a = (a); _tb _b = (b);     \
925     _a > _b ? _a : _b; @})
926 @end example
927
928 @cindex underscores in variables in macros
929 @cindex @samp{_} in variables in macros
930 @cindex local variables in macros
931 @cindex variables, local, in macros
932 @cindex macros, local variables in
933
934 The reason for using names that start with underscores for the local
935 variables is to avoid conflicts with variable names that occur within the
936 expressions that are substituted for @code{a} and @code{b}.  Eventually we
937 hope to design a new form of declaration syntax that allows you to declare
938 variables whose scopes start only after their initializers; this will be a
939 more reliable way to prevent such conflicts.
940
941 @node Typeof
942 @section Referring to a Type with @code{typeof}
943 @findex typeof
944 @findex sizeof
945 @cindex macros, types of arguments
946
947 Another way to refer to the type of an expression is with @code{typeof}.
948 The syntax of using of this keyword looks like @code{sizeof}, but the
949 construct acts semantically like a type name defined with @code{typedef}.
950
951 There are two ways of writing the argument to @code{typeof}: with an
952 expression or with a type.  Here is an example with an expression:
953
954 @example
955 typeof (x[0](1))
956 @end example
957
958 @noindent
959 This assumes that @code{x} is an array of pointers to functions;
960 the type described is that of the values of the functions.
961
962 Here is an example with a typename as the argument:
963
964 @example
965 typeof (int *)
966 @end example
967
968 @noindent
969 Here the type described is that of pointers to @code{int}.
970
971 If you are writing a header file that must work when included in ISO C
972 programs, write @code{__typeof__} instead of @code{typeof}.
973 @xref{Alternate Keywords}.
974
975 A @code{typeof}-construct can be used anywhere a typedef name could be
976 used.  For example, you can use it in a declaration, in a cast, or inside
977 of @code{sizeof} or @code{typeof}.
978
979 @itemize @bullet
980 @item
981 This declares @code{y} with the type of what @code{x} points to.
982
983 @example
984 typeof (*x) y;
985 @end example
986
987 @item
988 This declares @code{y} as an array of such values.
989
990 @example
991 typeof (*x) y[4];
992 @end example
993
994 @item
995 This declares @code{y} as an array of pointers to characters:
996
997 @example
998 typeof (typeof (char *)[4]) y;
999 @end example
1000
1001 @noindent
1002 It is equivalent to the following traditional C declaration:
1003
1004 @example
1005 char *y[4];
1006 @end example
1007
1008 To see the meaning of the declaration using @code{typeof}, and why it
1009 might be a useful way to write, let's rewrite it with these macros:
1010
1011 @example
1012 #define pointer(T)  typeof(T *)
1013 #define array(T, N) typeof(T [N])
1014 @end example
1015
1016 @noindent
1017 Now the declaration can be rewritten this way:
1018
1019 @example
1020 array (pointer (char), 4) y;
1021 @end example
1022
1023 @noindent
1024 Thus, @code{array (pointer (char), 4)} is the type of arrays of 4
1025 pointers to @code{char}.
1026 @end itemize
1027
1028 @node Lvalues
1029 @section Generalized Lvalues
1030 @cindex compound expressions as lvalues
1031 @cindex expressions, compound, as lvalues
1032 @cindex conditional expressions as lvalues
1033 @cindex expressions, conditional, as lvalues
1034 @cindex casts as lvalues
1035 @cindex generalized lvalues
1036 @cindex lvalues, generalized
1037 @cindex extensions, @code{?:}
1038 @cindex @code{?:} extensions
1039 Compound expressions, conditional expressions and casts are allowed as
1040 lvalues provided their operands are lvalues.  This means that you can take
1041 their addresses or store values into them.
1042
1043 Standard C++ allows compound expressions and conditional expressions as
1044 lvalues, and permits casts to reference type, so use of this extension
1045 is deprecated for C++ code.
1046
1047 For example, a compound expression can be assigned, provided the last
1048 expression in the sequence is an lvalue.  These two expressions are
1049 equivalent:
1050
1051 @example
1052 (a, b) += 5
1053 a, (b += 5)
1054 @end example
1055
1056 Similarly, the address of the compound expression can be taken.  These two
1057 expressions are equivalent:
1058
1059 @example
1060 &(a, b)
1061 a, &b
1062 @end example
1063
1064 A conditional expression is a valid lvalue if its type is not void and the
1065 true and false branches are both valid lvalues.  For example, these two
1066 expressions are equivalent:
1067
1068 @example
1069 (a ? b : c) = 5
1070 (a ? b = 5 : (c = 5))
1071 @end example
1072
1073 A cast is a valid lvalue if its operand is an lvalue.  A simple
1074 assignment whose left-hand side is a cast works by converting the
1075 right-hand side first to the specified type, then to the type of the
1076 inner left-hand side expression.  After this is stored, the value is
1077 converted back to the specified type to become the value of the
1078 assignment.  Thus, if @code{a} has type @code{char *}, the following two
1079 expressions are equivalent:
1080
1081 @example
1082 (int)a = 5
1083 (int)(a = (char *)(int)5)
1084 @end example
1085
1086 An assignment-with-arithmetic operation such as @samp{+=} applied to a cast
1087 performs the arithmetic using the type resulting from the cast, and then
1088 continues as in the previous case.  Therefore, these two expressions are
1089 equivalent:
1090
1091 @example
1092 (int)a += 5
1093 (int)(a = (char *)(int) ((int)a + 5))
1094 @end example
1095
1096 You cannot take the address of an lvalue cast, because the use of its
1097 address would not work out coherently.  Suppose that @code{&(int)f} were
1098 permitted, where @code{f} has type @code{float}.  Then the following
1099 statement would try to store an integer bit-pattern where a floating
1100 point number belongs:
1101
1102 @example
1103 *&(int)f = 1;
1104 @end example
1105
1106 This is quite different from what @code{(int)f = 1} would do---that
1107 would convert 1 to floating point and store it.  Rather than cause this
1108 inconsistency, we think it is better to prohibit use of @samp{&} on a cast.
1109
1110 If you really do want an @code{int *} pointer with the address of
1111 @code{f}, you can simply write @code{(int *)&f}.
1112
1113 @node Conditionals
1114 @section Conditionals with Omitted Operands
1115 @cindex conditional expressions, extensions
1116 @cindex omitted middle-operands
1117 @cindex middle-operands, omitted
1118 @cindex extensions, @code{?:}
1119 @cindex @code{?:} extensions
1120
1121 The middle operand in a conditional expression may be omitted.  Then
1122 if the first operand is nonzero, its value is the value of the conditional
1123 expression.
1124
1125 Therefore, the expression
1126
1127 @example
1128 x ? : y
1129 @end example
1130
1131 @noindent
1132 has the value of @code{x} if that is nonzero; otherwise, the value of
1133 @code{y}.
1134
1135 This example is perfectly equivalent to
1136
1137 @example
1138 x ? x : y
1139 @end example
1140
1141 @cindex side effect in ?:
1142 @cindex ?: side effect
1143 @noindent
1144 In this simple case, the ability to omit the middle operand is not
1145 especially useful.  When it becomes useful is when the first operand does,
1146 or may (if it is a macro argument), contain a side effect.  Then repeating
1147 the operand in the middle would perform the side effect twice.  Omitting
1148 the middle operand uses the value already computed without the undesirable
1149 effects of recomputing it.
1150
1151 @node Long Long
1152 @section Double-Word Integers
1153 @cindex @code{long long} data types
1154 @cindex double-word arithmetic
1155 @cindex multiprecision arithmetic
1156 @cindex @code{LL} integer suffix
1157 @cindex @code{ULL} integer suffix
1158
1159 ISO C99 supports data types for integers that are at least 64 bits wide,
1160 and as an extension GCC supports them in C89 mode and in C++.
1161 Simply write @code{long long int} for a signed integer, or
1162 @code{unsigned long long int} for an unsigned integer.  To make an
1163 integer constant of type @code{long long int}, add the suffix @samp{LL}
1164 to the integer.  To make an integer constant of type @code{unsigned long
1165 long int}, add the suffix @samp{ULL} to the integer.
1166
1167 You can use these types in arithmetic like any other integer types.
1168 Addition, subtraction, and bitwise boolean operations on these types
1169 are open-coded on all types of machines.  Multiplication is open-coded
1170 if the machine supports fullword-to-doubleword a widening multiply
1171 instruction.  Division and shifts are open-coded only on machines that
1172 provide special support.  The operations that are not open-coded use
1173 special library routines that come with GCC@.
1174
1175 There may be pitfalls when you use @code{long long} types for function
1176 arguments, unless you declare function prototypes.  If a function
1177 expects type @code{int} for its argument, and you pass a value of type
1178 @code{long long int}, confusion will result because the caller and the
1179 subroutine will disagree about the number of bytes for the argument.
1180 Likewise, if the function expects @code{long long int} and you pass
1181 @code{int}.  The best way to avoid such problems is to use prototypes.
1182
1183 @node Complex
1184 @section Complex Numbers
1185 @cindex complex numbers
1186 @cindex @code{_Complex} keyword
1187 @cindex @code{__complex__} keyword
1188
1189 ISO C99 supports complex floating data types, and as an extension GCC
1190 supports them in C89 mode and in C++, and supports complex integer data
1191 types which are not part of ISO C99.  You can declare complex types
1192 using the keyword @code{_Complex}.  As an extension, the older GNU
1193 keyword @code{__complex__} is also supported.
1194
1195 For example, @samp{_Complex double x;} declares @code{x} as a
1196 variable whose real part and imaginary part are both of type
1197 @code{double}.  @samp{_Complex short int y;} declares @code{y} to
1198 have real and imaginary parts of type @code{short int}; this is not
1199 likely to be useful, but it shows that the set of complex types is
1200 complete.
1201
1202 To write a constant with a complex data type, use the suffix @samp{i} or
1203 @samp{j} (either one; they are equivalent).  For example, @code{2.5fi}
1204 has type @code{_Complex float} and @code{3i} has type
1205 @code{_Complex int}.  Such a constant always has a pure imaginary
1206 value, but you can form any complex value you like by adding one to a
1207 real constant.  This is a GNU extension; if you have an ISO C99
1208 conforming C library (such as GNU libc), and want to construct complex
1209 constants of floating type, you should include @code{<complex.h>} and
1210 use the macros @code{I} or @code{_Complex_I} instead.
1211
1212 @cindex @code{__real__} keyword
1213 @cindex @code{__imag__} keyword
1214 To extract the real part of a complex-valued expression @var{exp}, write
1215 @code{__real__ @var{exp}}.  Likewise, use @code{__imag__} to
1216 extract the imaginary part.  This is a GNU extension; for values of
1217 floating type, you should use the ISO C99 functions @code{crealf},
1218 @code{creal}, @code{creall}, @code{cimagf}, @code{cimag} and
1219 @code{cimagl}, declared in @code{<complex.h>} and also provided as
1220 built-in functions by GCC@.
1221
1222 @cindex complex conjugation
1223 The operator @samp{~} performs complex conjugation when used on a value
1224 with a complex type.  This is a GNU extension; for values of
1225 floating type, you should use the ISO C99 functions @code{conjf},
1226 @code{conj} and @code{conjl}, declared in @code{<complex.h>} and also
1227 provided as built-in functions by GCC@.
1228
1229 GCC can allocate complex automatic variables in a noncontiguous
1230 fashion; it's even possible for the real part to be in a register while
1231 the imaginary part is on the stack (or vice-versa).  None of the
1232 supported debugging info formats has a way to represent noncontiguous
1233 allocation like this, so GCC describes a noncontiguous complex
1234 variable as if it were two separate variables of noncomplex type.
1235 If the variable's actual name is @code{foo}, the two fictitious
1236 variables are named @code{foo$real} and @code{foo$imag}.  You can
1237 examine and set these two fictitious variables with your debugger.
1238
1239 A future version of GDB will know how to recognize such pairs and treat
1240 them as a single variable with a complex type.
1241
1242 @node Hex Floats
1243 @section Hex Floats
1244 @cindex hex floats
1245
1246 ISO C99 supports floating-point numbers written not only in the usual
1247 decimal notation, such as @code{1.55e1}, but also numbers such as
1248 @code{0x1.fp3} written in hexadecimal format.  As a GNU extension, GCC
1249 supports this in C89 mode (except in some cases when strictly
1250 conforming) and in C++.  In that format the
1251 @samp{0x} hex introducer and the @samp{p} or @samp{P} exponent field are
1252 mandatory.  The exponent is a decimal number that indicates the power of
1253 2 by which the significant part will be multiplied.  Thus @samp{0x1.f} is
1254 @tex
1255 $1 {15\over16}$,
1256 @end tex
1257 @ifnottex
1258 1 15/16,
1259 @end ifnottex
1260 @samp{p3} multiplies it by 8, and the value of @code{0x1.fp3}
1261 is the same as @code{1.55e1}.
1262
1263 Unlike for floating-point numbers in the decimal notation the exponent
1264 is always required in the hexadecimal notation.  Otherwise the compiler
1265 would not be able to resolve the ambiguity of, e.g., @code{0x1.f}.  This
1266 could mean @code{1.0f} or @code{1.9375} since @samp{f} is also the
1267 extension for floating-point constants of type @code{float}.
1268
1269 @node Zero Length
1270 @section Arrays of Length Zero
1271 @cindex arrays of length zero
1272 @cindex zero-length arrays
1273 @cindex length-zero arrays
1274 @cindex flexible array members
1275
1276 Zero-length arrays are allowed in GNU C@.  They are very useful as the
1277 last element of a structure which is really a header for a variable-length
1278 object:
1279
1280 @example
1281 struct line @{
1282   int length;
1283   char contents[0];
1284 @};
1285
1286 struct line *thisline = (struct line *)
1287   malloc (sizeof (struct line) + this_length);
1288 thisline->length = this_length;
1289 @end example
1290
1291 In ISO C89, you would have to give @code{contents} a length of 1, which
1292 means either you waste space or complicate the argument to @code{malloc}.
1293
1294 In ISO C99, you would use a @dfn{flexible array member}, which is
1295 slightly different in syntax and semantics:
1296
1297 @itemize @bullet
1298 @item
1299 Flexible array members are written as @code{contents[]} without
1300 the @code{0}.
1301
1302 @item
1303 Flexible array members have incomplete type, and so the @code{sizeof}
1304 operator may not be applied.  As a quirk of the original implementation
1305 of zero-length arrays, @code{sizeof} evaluates to zero.
1306
1307 @item
1308 Flexible array members may only appear as the last member of a
1309 @code{struct} that is otherwise non-empty.
1310 @end itemize
1311
1312 GCC versions before 3.0 allowed zero-length arrays to be statically
1313 initialized, as if they were flexible arrays.  In addition to those
1314 cases that were useful, it also allowed initializations in situations
1315 that would corrupt later data.  Non-empty initialization of zero-length
1316 arrays is now treated like any case where there are more initializer
1317 elements than the array holds, in that a suitable warning about "excess
1318 elements in array" is given, and the excess elements (all of them, in
1319 this case) are ignored.
1320
1321 Instead GCC allows static initialization of flexible array members.
1322 This is equivalent to defining a new structure containing the original
1323 structure followed by an array of sufficient size to contain the data.
1324 I.e.@: in the following, @code{f1} is constructed as if it were declared
1325 like @code{f2}.
1326
1327 @example
1328 struct f1 @{
1329   int x; int y[];
1330 @} f1 = @{ 1, @{ 2, 3, 4 @} @};
1331
1332 struct f2 @{
1333   struct f1 f1; int data[3];
1334 @} f2 = @{ @{ 1 @}, @{ 2, 3, 4 @} @};
1335 @end example
1336
1337 @noindent
1338 The convenience of this extension is that @code{f1} has the desired
1339 type, eliminating the need to consistently refer to @code{f2.f1}.
1340
1341 This has symmetry with normal static arrays, in that an array of
1342 unknown size is also written with @code{[]}.
1343
1344 Of course, this extension only makes sense if the extra data comes at
1345 the end of a top-level object, as otherwise we would be overwriting
1346 data at subsequent offsets.  To avoid undue complication and confusion
1347 with initialization of deeply nested arrays, we simply disallow any
1348 non-empty initialization except when the structure is the top-level
1349 object.  For example:
1350
1351 @example
1352 struct foo @{ int x; int y[]; @};
1353 struct bar @{ struct foo z; @};
1354
1355 struct foo a = @{ 1, @{ 2, 3, 4 @} @};        // Legal.
1356 struct bar b = @{ @{ 1, @{ 2, 3, 4 @} @} @};    // Illegal.
1357 struct bar c = @{ @{ 1, @{ @} @} @};            // Legal.
1358 struct foo d[1] = @{ @{ 1 @{ 2, 3, 4 @} @} @};  // Illegal.
1359 @end example
1360
1361 @node Variable Length
1362 @section Arrays of Variable Length
1363 @cindex variable-length arrays
1364 @cindex arrays of variable length
1365 @cindex VLAs
1366
1367 Variable-length automatic arrays are allowed in ISO C99, and as an
1368 extension GCC accepts them in C89 mode and in C++.  (However, GCC's
1369 implementation of variable-length arrays does not yet conform in detail
1370 to the ISO C99 standard.)  These arrays are
1371 declared like any other automatic arrays, but with a length that is not
1372 a constant expression.  The storage is allocated at the point of
1373 declaration and deallocated when the brace-level is exited.  For
1374 example:
1375
1376 @example
1377 FILE *
1378 concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)
1379 @{
1380   char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];
1381   strcpy (str, s1);
1382   strcat (str, s2);
1383   return fopen (str, mode);
1384 @}
1385 @end example
1386
1387 @cindex scope of a variable length array
1388 @cindex variable-length array scope
1389 @cindex deallocating variable length arrays
1390 Jumping or breaking out of the scope of the array name deallocates the
1391 storage.  Jumping into the scope is not allowed; you get an error
1392 message for it.
1393
1394 @cindex @code{alloca} vs variable-length arrays
1395 You can use the function @code{alloca} to get an effect much like
1396 variable-length arrays.  The function @code{alloca} is available in
1397 many other C implementations (but not in all).  On the other hand,
1398 variable-length arrays are more elegant.
1399
1400 There are other differences between these two methods.  Space allocated
1401 with @code{alloca} exists until the containing @emph{function} returns.
1402 The space for a variable-length array is deallocated as soon as the array
1403 name's scope ends.  (If you use both variable-length arrays and
1404 @code{alloca} in the same function, deallocation of a variable-length array
1405 will also deallocate anything more recently allocated with @code{alloca}.)
1406
1407 You can also use variable-length arrays as arguments to functions:
1408
1409 @example
1410 struct entry
1411 tester (int len, char data[len][len])
1412 @{
1413   @dots{}
1414 @}
1415 @end example
1416
1417 The length of an array is computed once when the storage is allocated
1418 and is remembered for the scope of the array in case you access it with
1419 @code{sizeof}.
1420
1421 If you want to pass the array first and the length afterward, you can
1422 use a forward declaration in the parameter list---another GNU extension.
1423
1424 @example
1425 struct entry
1426 tester (int len; char data[len][len], int len)
1427 @{
1428   @dots{}
1429 @}
1430 @end example
1431
1432 @cindex parameter forward declaration
1433 The @samp{int len} before the semicolon is a @dfn{parameter forward
1434 declaration}, and it serves the purpose of making the name @code{len}
1435 known when the declaration of @code{data} is parsed.
1436
1437 You can write any number of such parameter forward declarations in the
1438 parameter list.  They can be separated by commas or semicolons, but the
1439 last one must end with a semicolon, which is followed by the ``real''
1440 parameter declarations.  Each forward declaration must match a ``real''
1441 declaration in parameter name and data type.  ISO C99 does not support
1442 parameter forward declarations.
1443
1444 @node Variadic Macros
1445 @section Macros with a Variable Number of Arguments.
1446 @cindex variable number of arguments
1447 @cindex macro with variable arguments
1448 @cindex rest argument (in macro)
1449 @cindex variadic macros
1450
1451 In the ISO C standard of 1999, a macro can be declared to accept a
1452 variable number of arguments much as a function can.  The syntax for
1453 defining the macro is similar to that of a function.  Here is an
1454 example:
1455
1456 @example
1457 #define debug(format, ...) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1458 @end example
1459
1460 Here @samp{@dots{}} is a @dfn{variable argument}.  In the invocation of
1461 such a macro, it represents the zero or more tokens until the closing
1462 parenthesis that ends the invocation, including any commas.  This set of
1463 tokens replaces the identifier @code{__VA_ARGS__} in the macro body
1464 wherever it appears.  See the CPP manual for more information.
1465
1466 GCC has long supported variadic macros, and used a different syntax that
1467 allowed you to give a name to the variable arguments just like any other
1468 argument.  Here is an example:
1469
1470 @example
1471 #define debug(format, args...) fprintf (stderr, format, args)
1472 @end example
1473
1474 This is in all ways equivalent to the ISO C example above, but arguably
1475 more readable and descriptive.
1476
1477 GNU CPP has two further variadic macro extensions, and permits them to
1478 be used with either of the above forms of macro definition.
1479
1480 In standard C, you are not allowed to leave the variable argument out
1481 entirely; but you are allowed to pass an empty argument.  For example,
1482 this invocation is invalid in ISO C, because there is no comma after
1483 the string:
1484
1485 @example
1486 debug ("A message")
1487 @end example
1488
1489 GNU CPP permits you to completely omit the variable arguments in this
1490 way.  In the above examples, the compiler would complain, though since
1491 the expansion of the macro still has the extra comma after the format
1492 string.
1493
1494 To help solve this problem, CPP behaves specially for variable arguments
1495 used with the token paste operator, @samp{##}.  If instead you write
1496
1497 @example
1498 #define debug(format, ...) fprintf (stderr, format, ## __VA_ARGS__)
1499 @end example
1500
1501 and if the variable arguments are omitted or empty, the @samp{##}
1502 operator causes the preprocessor to remove the comma before it.  If you
1503 do provide some variable arguments in your macro invocation, GNU CPP
1504 does not complain about the paste operation and instead places the
1505 variable arguments after the comma.  Just like any other pasted macro
1506 argument, these arguments are not macro expanded.
1507
1508 @node Escaped Newlines
1509 @section Slightly Looser Rules for Escaped Newlines
1510 @cindex escaped newlines
1511 @cindex newlines (escaped)
1512
1513 Recently, the non-traditional preprocessor has relaxed its treatment of
1514 escaped newlines.  Previously, the newline had to immediately follow a
1515 backslash.  The current implementation allows whitespace in the form of
1516 spaces, horizontal and vertical tabs, and form feeds between the
1517 backslash and the subsequent newline.  The preprocessor issues a
1518 warning, but treats it as a valid escaped newline and combines the two
1519 lines to form a single logical line.  This works within comments and
1520 tokens, including multi-line strings, as well as between tokens.
1521 Comments are @emph{not} treated as whitespace for the purposes of this
1522 relaxation, since they have not yet been replaced with spaces.
1523
1524 @node Multi-line Strings
1525 @section String Literals with Embedded Newlines
1526 @cindex multi-line string literals
1527
1528 As an extension, GNU CPP permits string literals to cross multiple lines
1529 without escaping the embedded newlines.  Each embedded newline is
1530 replaced with a single @samp{\n} character in the resulting string
1531 literal, regardless of what form the newline took originally.
1532
1533 CPP currently allows such strings in directives as well (other than the
1534 @samp{#include} family).  This is deprecated and will eventually be
1535 removed.
1536
1537 @node Subscripting
1538 @section Non-Lvalue Arrays May Have Subscripts
1539 @cindex subscripting
1540 @cindex arrays, non-lvalue
1541
1542 @cindex subscripting and function values
1543 Subscripting is allowed on arrays that are not lvalues, even though the
1544 unary @samp{&} operator is not.  (In ISO C99, both are allowed (though
1545 the array may not be used after the next sequence point), but this ISO
1546 C99 feature is not yet fully supported in GCC@.)  For example,
1547 this is valid in GNU C though not valid in C89:
1548
1549 @example
1550 @group
1551 struct foo @{int a[4];@};
1552
1553 struct foo f();
1554
1555 bar (int index)
1556 @{
1557   return f().a[index];
1558 @}
1559 @end group
1560 @end example
1561
1562 @node Pointer Arith
1563 @section Arithmetic on @code{void}- and Function-Pointers
1564 @cindex void pointers, arithmetic
1565 @cindex void, size of pointer to
1566 @cindex function pointers, arithmetic
1567 @cindex function, size of pointer to
1568
1569 In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to
1570 @code{void} and on pointers to functions.  This is done by treating the
1571 size of a @code{void} or of a function as 1.
1572
1573 A consequence of this is that @code{sizeof} is also allowed on @code{void}
1574 and on function types, and returns 1.
1575
1576 @opindex Wpointer-arith
1577 The option @option{-Wpointer-arith} requests a warning if these extensions
1578 are used.
1579
1580 @node Initializers
1581 @section Non-Constant Initializers
1582 @cindex initializers, non-constant
1583 @cindex non-constant initializers
1584
1585 As in standard C++ and ISO C99, the elements of an aggregate initializer for an
1586 automatic variable are not required to be constant expressions in GNU C@.
1587 Here is an example of an initializer with run-time varying elements:
1588
1589 @example
1590 foo (float f, float g)
1591 @{
1592   float beat_freqs[2] = @{ f-g, f+g @};
1593   @dots{}
1594 @}
1595 @end example
1596
1597 @node Compound Literals
1598 @section Compound Literals
1599 @cindex constructor expressions
1600 @cindex initializations in expressions
1601 @cindex structures, constructor expression
1602 @cindex expressions, constructor
1603 @cindex compound literals
1604 @c The GNU C name for what C99 calls compound literals was "constructor expressions".
1605
1606 ISO C99 supports compound literals.  A compound literal looks like
1607 a cast containing an initializer.  Its value is an object of the
1608 type specified in the cast, containing the elements specified in
1609 the initializer.  (GCC does not yet implement the full ISO C99 semantics
1610 for compound literals.)  As an extension, GCC supports compound literals
1611 in C89 mode and in C++.
1612
1613 Usually, the specified type is a structure.  Assume that
1614 @code{struct foo} and @code{structure} are declared as shown:
1615
1616 @example
1617 struct foo @{int a; char b[2];@} structure;
1618 @end example
1619
1620 @noindent
1621 Here is an example of constructing a @code{struct foo} with a compound literal:
1622
1623 @example
1624 structure = ((struct foo) @{x + y, 'a', 0@});
1625 @end example
1626
1627 @noindent
1628 This is equivalent to writing the following:
1629
1630 @example
1631 @{
1632   struct foo temp = @{x + y, 'a', 0@};
1633   structure = temp;
1634 @}
1635 @end example
1636
1637 You can also construct an array.  If all the elements of the compound literal
1638 are (made up of) simple constant expressions, suitable for use in
1639 initializers, then the compound literal is an lvalue and can be coerced to a
1640 pointer to its first element, as shown here:
1641
1642 @example
1643 char **foo = (char *[]) @{ "x", "y", "z" @};
1644 @end example
1645
1646 Array compound literals whose elements are not simple constants are
1647 not very useful, because the compound literal is not an lvalue; ISO C99
1648 specifies that it is, being a temporary object with automatic storage
1649 duration associated with the enclosing block, but GCC does not yet
1650 implement this.  There are currently only two valid ways to use it with
1651 GCC: to subscript it, or initialize
1652 an array variable with it.  The former is probably slower than a
1653 @code{switch} statement, while the latter does the same thing an
1654 ordinary C initializer would do.  Here is an example of
1655 subscripting an array compound literal:
1656
1657 @example
1658 output = ((int[]) @{ 2, x, 28 @}) [input];
1659 @end example
1660
1661 Compound literals for scalar types and union types are is
1662 also allowed, but then the compound literal is equivalent
1663 to a cast.
1664
1665 @node Designated Inits
1666 @section Designated Initializers
1667 @cindex initializers with labeled elements
1668 @cindex labeled elements in initializers
1669 @cindex case labels in initializers
1670 @cindex designated initializers
1671
1672 Standard C89 requires the elements of an initializer to appear in a fixed
1673 order, the same as the order of the elements in the array or structure
1674 being initialized.
1675
1676 In ISO C99 you can give the elements in any order, specifying the array
1677 indices or structure field names they apply to, and GNU C allows this as
1678 an extension in C89 mode as well.  This extension is not
1679 implemented in GNU C++.
1680
1681 To specify an array index, write
1682 @samp{[@var{index}] =} before the element value.  For example,
1683
1684 @example
1685 int a[6] = @{ [4] = 29, [2] = 15 @};
1686 @end example
1687
1688 @noindent
1689 is equivalent to
1690
1691 @example
1692 int a[6] = @{ 0, 0, 15, 0, 29, 0 @};
1693 @end example
1694
1695 @noindent
1696 The index values must be constant expressions, even if the array being
1697 initialized is automatic.
1698
1699 An alternative syntax for this which has been obsolete since GCC 2.5 but
1700 GCC still accepts is to write @samp{[@var{index}]} before the element
1701 value, with no @samp{=}.
1702
1703 To initialize a range of elements to the same value, write
1704 @samp{[@var{first} ... @var{last}] = @var{value}}.  This is a GNU
1705 extension.  For example,
1706
1707 @example
1708 int widths[] = @{ [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 @};
1709 @end example
1710
1711 @noindent
1712 If the value in it has side-effects, the side-effects will happen only once,
1713 not for each initialized field by the range initializer.
1714
1715 @noindent
1716 Note that the length of the array is the highest value specified
1717 plus one.
1718
1719 In a structure initializer, specify the name of a field to initialize
1720 with @samp{.@var{fieldname} =} before the element value.  For example,
1721 given the following structure,
1722
1723 @example
1724 struct point @{ int x, y; @};
1725 @end example
1726
1727 @noindent
1728 the following initialization
1729
1730 @example
1731 struct point p = @{ .y = yvalue, .x = xvalue @};
1732 @end example
1733
1734 @noindent
1735 is equivalent to
1736
1737 @example
1738 struct point p = @{ xvalue, yvalue @};
1739 @end example
1740
1741 Another syntax which has the same meaning, obsolete since GCC 2.5, is
1742 @samp{@var{fieldname}:}, as shown here:
1743
1744 @example
1745 struct point p = @{ y: yvalue, x: xvalue @};
1746 @end example
1747
1748 @cindex designators
1749 The @samp{[@var{index}]} or @samp{.@var{fieldname}} is known as a
1750 @dfn{designator}.  You can also use a designator (or the obsolete colon
1751 syntax) when initializing a union, to specify which element of the union
1752 should be used.  For example,
1753
1754 @example
1755 union foo @{ int i; double d; @};
1756
1757 union foo f = @{ .d = 4 @};
1758 @end example
1759
1760 @noindent
1761 will convert 4 to a @code{double} to store it in the union using
1762 the second element.  By contrast, casting 4 to type @code{union foo}
1763 would store it into the union as the integer @code{i}, since it is
1764 an integer.  (@xref{Cast to Union}.)
1765
1766 You can combine this technique of naming elements with ordinary C
1767 initialization of successive elements.  Each initializer element that
1768 does not have a designator applies to the next consecutive element of the
1769 array or structure.  For example,
1770
1771 @example
1772 int a[6] = @{ [1] = v1, v2, [4] = v4 @};
1773 @end example
1774
1775 @noindent
1776 is equivalent to
1777
1778 @example
1779 int a[6] = @{ 0, v1, v2, 0, v4, 0 @};
1780 @end example
1781
1782 Labeling the elements of an array initializer is especially useful
1783 when the indices are characters or belong to an @code{enum} type.
1784 For example:
1785
1786 @example
1787 int whitespace[256]
1788   = @{ [' '] = 1, ['\t'] = 1, ['\h'] = 1,
1789       ['\f'] = 1, ['\n'] = 1, ['\r'] = 1 @};
1790 @end example
1791
1792 @cindex designator lists
1793 You can also write a series of @samp{.@var{fieldname}} and
1794 @samp{[@var{index}]} designators before an @samp{=} to specify a
1795 nested subobject to initialize; the list is taken relative to the
1796 subobject corresponding to the closest surrounding brace pair.  For
1797 example, with the @samp{struct point} declaration above:
1798
1799 @example
1800 struct point ptarray[10] = @{ [2].y = yv2, [2].x = xv2, [0].x = xv0 @};
1801 @end example
1802
1803 @noindent
1804 If the same field is initialized multiple times, it will have value from
1805 the last initialization.  If any such overridden initialization has
1806 side-effect, it is unspecified whether the side-effect happens or not.
1807 Currently, gcc will discard them and issue a warning.
1808
1809 @node Case Ranges
1810 @section Case Ranges
1811 @cindex case ranges
1812 @cindex ranges in case statements
1813
1814 You can specify a range of consecutive values in a single @code{case} label,
1815 like this:
1816
1817 @example
1818 case @var{low} ... @var{high}:
1819 @end example
1820
1821 @noindent
1822 This has the same effect as the proper number of individual @code{case}
1823 labels, one for each integer value from @var{low} to @var{high}, inclusive.
1824
1825 This feature is especially useful for ranges of ASCII character codes:
1826
1827 @example
1828 case 'A' ... 'Z':
1829 @end example
1830
1831 @strong{Be careful:} Write spaces around the @code{...}, for otherwise
1832 it may be parsed wrong when you use it with integer values.  For example,
1833 write this:
1834
1835 @example
1836 case 1 ... 5:
1837 @end example
1838
1839 @noindent
1840 rather than this:
1841
1842 @example
1843 case 1...5:
1844 @end example
1845
1846 @node Cast to Union
1847 @section Cast to a Union Type
1848 @cindex cast to a union
1849 @cindex union, casting to a
1850
1851 A cast to union type is similar to other casts, except that the type
1852 specified is a union type.  You can specify the type either with
1853 @code{union @var{tag}} or with a typedef name.  A cast to union is actually
1854 a constructor though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like
1855 normal casts.  (@xref{Compound Literals}.)
1856
1857 The types that may be cast to the union type are those of the members
1858 of the union.  Thus, given the following union and variables:
1859
1860 @example
1861 union foo @{ int i; double d; @};
1862 int x;
1863 double y;
1864 @end example
1865
1866 @noindent
1867 both @code{x} and @code{y} can be cast to type @code{union foo}.
1868
1869 Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable of
1870 union type is equivalent to storing in a member of the union:
1871
1872 @example
1873 union foo u;
1874 @dots{}
1875 u = (union foo) x  @equiv{}  u.i = x
1876 u = (union foo) y  @equiv{}  u.d = y
1877 @end example
1878
1879 You can also use the union cast as a function argument:
1880
1881 @example
1882 void hack (union foo);
1883 @dots{}
1884 hack ((union foo) x);
1885 @end example
1886
1887 @node Mixed Declarations
1888 @section Mixed Declarations and Code
1889 @cindex mixed declarations and code
1890 @cindex declarations, mixed with code
1891 @cindex code, mixed with declarations
1892
1893 ISO C99 and ISO C++ allow declarations and code to be freely mixed
1894 within compound statements.  As an extension, GCC also allows this in
1895 C89 mode.  For example, you could do:
1896
1897 @example
1898 int i;
1899 @dots{}
1900 i++;
1901 int j = i + 2;
1902 @end example
1903
1904 Each identifier is visible from where it is declared until the end of
1905 the enclosing block.
1906
1907 @node Function Attributes
1908 @section Declaring Attributes of Functions
1909 @cindex function attributes
1910 @cindex declaring attributes of functions
1911 @cindex functions that never return
1912 @cindex functions that have no side effects
1913 @cindex functions in arbitrary sections
1914 @cindex functions that behave like malloc
1915 @cindex @code{volatile} applied to function
1916 @cindex @code{const} applied to function
1917 @cindex functions with @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon} style arguments
1918 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1919 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1920 @cindex functions that do not pop the argument stack on the 386
1921
1922 In GNU C, you declare certain things about functions called in your program
1923 which help the compiler optimize function calls and check your code more
1924 carefully.
1925
1926 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1927 attributes when making a declaration.  This keyword is followed by an
1928 attribute specification inside double parentheses.  Fourteen attributes,
1929 @code{noreturn}, @code{pure}, @code{const}, @code{format},
1930 @code{format_arg}, @code{no_instrument_function}, @code{section},
1931 @code{constructor}, @code{destructor}, @code{unused}, @code{weak},
1932 @code{malloc}, @code{alias} and @code{no_check_memory_usage} are
1933 currently defined for functions.  Several other attributes are defined
1934 for functions on particular target systems.  Other attributes, including
1935 @code{section} are supported for variables declarations (@pxref{Variable
1936 Attributes}) and for types (@pxref{Type Attributes}).
1937
1938 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1939 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1940 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1941 you may use @code{__noreturn__} instead of @code{noreturn}.
1942
1943 @xref{Attribute Syntax}, for details of the exact syntax for using
1944 attributes.
1945
1946 @table @code
1947 @cindex @code{noreturn} function attribute
1948 @item noreturn
1949 A few standard library functions, such as @code{abort} and @code{exit},
1950 cannot return.  GCC knows this automatically.  Some programs define
1951 their own functions that never return.  You can declare them
1952 @code{noreturn} to tell the compiler this fact.  For example,
1953
1954 @smallexample
1955 @group
1956 void fatal () __attribute__ ((noreturn));
1957
1958 void
1959 fatal (@dots{})
1960 @{
1961   @dots{} /* @r{Print error message.} */ @dots{}
1962   exit (1);
1963 @}
1964 @end group
1965 @end smallexample
1966
1967 The @code{noreturn} keyword tells the compiler to assume that
1968 @code{fatal} cannot return.  It can then optimize without regard to what
1969 would happen if @code{fatal} ever did return.  This makes slightly
1970 better code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
1971 uninitialized variables.
1972
1973 Do not assume that registers saved by the calling function are
1974 restored before calling the @code{noreturn} function.
1975
1976 It does not make sense for a @code{noreturn} function to have a return
1977 type other than @code{void}.
1978
1979 The attribute @code{noreturn} is not implemented in GCC versions
1980 earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function does
1981 not return, which works in the current version and in some older
1982 versions, is as follows:
1983
1984 @smallexample
1985 typedef void voidfn ();
1986
1987 volatile voidfn fatal;
1988 @end smallexample
1989
1990 @cindex @code{pure} function attribute
1991 @item pure
1992 Many functions have no effects except the return value and their
1993 return value depends only on the parameters and/or global variables.
1994 Such a function can be subject
1995 to common subexpression elimination and loop optimization just as an
1996 arithmetic operator would be.  These functions should be declared
1997 with the attribute @code{pure}.  For example,
1998
1999 @smallexample
2000 int square (int) __attribute__ ((pure));
2001 @end smallexample
2002
2003 @noindent
2004 says that the hypothetical function @code{square} is safe to call
2005 fewer times than the program says.
2006
2007 Some of common examples of pure functions are @code{strlen} or @code{memcmp}.
2008 Interesting non-pure functions are functions with infinite loops or those
2009 depending on volatile memory or other system resource, that may change between
2010 two consecutive calls (such as @code{feof} in a multithreading environment).
2011
2012 The attribute @code{pure} is not implemented in GCC versions earlier
2013 than 2.96.
2014 @cindex @code{const} function attribute
2015 @item const
2016 Many functions do not examine any values except their arguments, and
2017 have no effects except the return value.  Basically this is just slightly
2018 more strict class than the @code{pure} attribute above, since function is not
2019 allowed to read global memory.
2020
2021 @cindex pointer arguments
2022 Note that a function that has pointer arguments and examines the data
2023 pointed to must @emph{not} be declared @code{const}.  Likewise, a
2024 function that calls a non-@code{const} function usually must not be
2025 @code{const}.  It does not make sense for a @code{const} function to
2026 return @code{void}.
2027
2028 The attribute @code{const} is not implemented in GCC versions earlier
2029 than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no side
2030 effects, which works in the current version and in some older versions,
2031 is as follows:
2032
2033 @smallexample
2034 typedef int intfn ();
2035
2036 extern const intfn square;
2037 @end smallexample
2038
2039 This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the language
2040 specifies that the @samp{const} must be attached to the return value.
2041
2042
2043 @item format (@var{archetype}, @var{string-index}, @var{first-to-check})
2044 @cindex @code{format} function attribute
2045 @opindex Wformat
2046 The @code{format} attribute specifies that a function takes @code{printf},
2047 @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon} style arguments which
2048 should be type-checked against a format string.  For example, the
2049 declaration:
2050
2051 @smallexample
2052 extern int
2053 my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
2054       __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
2055 @end smallexample
2056
2057 @noindent
2058 causes the compiler to check the arguments in calls to @code{my_printf}
2059 for consistency with the @code{printf} style format string argument
2060 @code{my_format}.
2061
2062 The parameter @var{archetype} determines how the format string is
2063 interpreted, and should be @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime}
2064 or @code{strfmon}.  (You can also use @code{__printf__},
2065 @code{__scanf__}, @code{__strftime__} or @code{__strfmon__}.)  The
2066 parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
2067 string argument (starting from 1), while @var{first-to-check} is the
2068 number of the first argument to check against the format string.  For
2069 functions where the arguments are not available to be checked (such as
2070 @code{vprintf}), specify the third parameter as zero.  In this case the
2071 compiler only checks the format string for consistency.  For
2072 @code{strftime} formats, the third parameter is required to be zero.
2073
2074 In the example above, the format string (@code{my_format}) is the second
2075 argument of the function @code{my_print}, and the arguments to check
2076 start with the third argument, so the correct parameters for the format
2077 attribute are 2 and 3.
2078
2079 @opindex ffreestanding
2080 The @code{format} attribute allows you to identify your own functions
2081 which take format strings as arguments, so that GCC can check the
2082 calls to these functions for errors.  The compiler always (unless
2083 @option{-ffreestanding} is used) checks formats
2084 for the standard library functions @code{printf}, @code{fprintf},
2085 @code{sprintf}, @code{scanf}, @code{fscanf}, @code{sscanf}, @code{strftime},
2086 @code{vprintf}, @code{vfprintf} and @code{vsprintf} whenever such
2087 warnings are requested (using @option{-Wformat}), so there is no need to
2088 modify the header file @file{stdio.h}.  In C99 mode, the functions
2089 @code{snprintf}, @code{vsnprintf}, @code{vscanf}, @code{vfscanf} and
2090 @code{vsscanf} are also checked.  Except in strictly conforming C
2091 standard modes, the X/Open function @code{strfmon} is also checked.
2092 @xref{C Dialect Options,,Options Controlling C Dialect}.
2093
2094 @item format_arg (@var{string-index})
2095 @cindex @code{format_arg} function attribute
2096 @opindex Wformat-nonliteral
2097 The @code{format_arg} attribute specifies that a function takes a format
2098 string for a @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime} or
2099 @code{strfmon} style function and modifies it (for example, to translate
2100 it into another language), so the result can be passed to a
2101 @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon} style
2102 function (with the remaining arguments to the format function the same
2103 as they would have been for the unmodified string).  For example, the
2104 declaration:
2105
2106 @smallexample
2107 extern char *
2108 my_dgettext (char *my_domain, const char *my_format)
2109       __attribute__ ((format_arg (2)));
2110 @end smallexample
2111
2112 @noindent
2113 causes the compiler to check the arguments in calls to a @code{printf},
2114 @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon} type function, whose
2115 format string argument is a call to the @code{my_dgettext} function, for
2116 consistency with the format string argument @code{my_format}.  If the
2117 @code{format_arg} attribute had not been specified, all the compiler
2118 could tell in such calls to format functions would be that the format
2119 string argument is not constant; this would generate a warning when
2120 @option{-Wformat-nonliteral} is used, but the calls could not be checked
2121 without the attribute.
2122
2123 The parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
2124 string argument (starting from 1).
2125
2126 The @code{format-arg} attribute allows you to identify your own
2127 functions which modify format strings, so that GCC can check the
2128 calls to @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon}
2129 type function whose operands are a call to one of your own function.
2130 The compiler always treats @code{gettext}, @code{dgettext}, and
2131 @code{dcgettext} in this manner except when strict ISO C support is
2132 requested by @option{-ansi} or an appropriate @option{-std} option, or
2133 @option{-ffreestanding} is used.  @xref{C Dialect Options,,Options
2134 Controlling C Dialect}.
2135
2136 @item no_instrument_function
2137 @cindex @code{no_instrument_function} function attribute
2138 @opindex finstrument-functions
2139 If @option{-finstrument-functions} is given, profiling function calls will
2140 be generated at entry and exit of most user-compiled functions.
2141 Functions with this attribute will not be so instrumented.
2142
2143 @item section ("@var{section-name}")
2144 @cindex @code{section} function attribute
2145 Normally, the compiler places the code it generates in the @code{text} section.
2146 Sometimes, however, you need additional sections, or you need certain
2147 particular functions to appear in special sections.  The @code{section}
2148 attribute specifies that a function lives in a particular section.
2149 For example, the declaration:
2150
2151 @smallexample
2152 extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));
2153 @end smallexample
2154
2155 @noindent
2156 puts the function @code{foobar} in the @code{bar} section.
2157
2158 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2159 attribute is not available on all platforms.
2160 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2161 section, consider using the facilities of the linker instead.
2162
2163 @item constructor
2164 @itemx destructor
2165 @cindex @code{constructor} function attribute
2166 @cindex @code{destructor} function attribute
2167 The @code{constructor} attribute causes the function to be called
2168 automatically before execution enters @code{main ()}.  Similarly, the
2169 @code{destructor} attribute causes the function to be called
2170 automatically after @code{main ()} has completed or @code{exit ()} has
2171 been called.  Functions with these attributes are useful for
2172 initializing data that will be used implicitly during the execution of
2173 the program.
2174
2175 These attributes are not currently implemented for Objective-C@.
2176
2177 @item unused
2178 This attribute, attached to a function, means that the function is meant
2179 to be possibly unused.  GCC will not produce a warning for this
2180 function.  GNU C++ does not currently support this attribute as
2181 definitions without parameters are valid in C++.
2182
2183 @item weak
2184 @cindex @code{weak} attribute
2185 The @code{weak} attribute causes the declaration to be emitted as a weak
2186 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining
2187 library functions which can be overridden in user code, though it can
2188 also be used with non-function declarations.  Weak symbols are supported
2189 for ELF targets, and also for a.out targets when using the GNU assembler
2190 and linker.
2191
2192 @item malloc
2193 @cindex @code{malloc} attribute
2194 The @code{malloc} attribute is used to tell the compiler that a function
2195 may be treated as if it were the malloc function.  The compiler assumes
2196 that calls to malloc result in a pointers that cannot alias anything.
2197 This will often improve optimization.
2198
2199 @item alias ("@var{target}")
2200 @cindex @code{alias} attribute
2201 The @code{alias} attribute causes the declaration to be emitted as an
2202 alias for another symbol, which must be specified.  For instance,
2203
2204 @smallexample
2205 void __f () @{ /* do something */; @}
2206 void f () __attribute__ ((weak, alias ("__f")));
2207 @end smallexample
2208
2209 declares @samp{f} to be a weak alias for @samp{__f}.  In C++, the
2210 mangled name for the target must be used.
2211
2212 Not all target machines support this attribute.
2213
2214 @item no_check_memory_usage
2215 @cindex @code{no_check_memory_usage} function attribute
2216 @opindex fcheck-memory-usage
2217 The @code{no_check_memory_usage} attribute causes GCC to omit checks
2218 of memory references when it generates code for that function.  Normally
2219 if you specify @option{-fcheck-memory-usage} (see @pxref{Code Gen
2220 Options}), GCC generates calls to support routines before most memory
2221 accesses to permit support code to record usage and detect uses of
2222 uninitialized or unallocated storage.  Since GCC cannot handle
2223 @code{asm} statements properly they are not allowed in such functions.
2224 If you declare a function with this attribute, GCC will not generate
2225 memory checking code for that function, permitting the use of @code{asm}
2226 statements without having to compile that function with different
2227 options.  This also allows you to write support routines of your own if
2228 you wish, without getting infinite recursion if they get compiled with
2229 @option{-fcheck-memory-usage}.
2230
2231 @item regparm (@var{number})
2232 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
2233 On the Intel 386, the @code{regparm} attribute causes the compiler to
2234 pass up to @var{number} integer arguments in registers EAX,
2235 EDX, and ECX instead of on the stack.  Functions that take a
2236 variable number of arguments will continue to be passed all of their
2237 arguments on the stack.
2238
2239 @item stdcall
2240 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
2241 On the Intel 386, the @code{stdcall} attribute causes the compiler to
2242 assume that the called function will pop off the stack space used to
2243 pass arguments, unless it takes a variable number of arguments.
2244
2245 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{stdcall}
2246 attribute.
2247
2248 @item cdecl
2249 @cindex functions that do pop the argument stack on the 386
2250 @opindex mrtd
2251 On the Intel 386, the @code{cdecl} attribute causes the compiler to
2252 assume that the calling function will pop off the stack space used to
2253 pass arguments.  This is
2254 useful to override the effects of the @option{-mrtd} switch.
2255
2256 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{cdecl}
2257 attribute.
2258
2259 @item longcall
2260 @cindex functions called via pointer on the RS/6000 and PowerPC
2261 On the RS/6000 and PowerPC, the @code{longcall} attribute causes the
2262 compiler to always call the function via a pointer, so that functions
2263 which reside further than 64 megabytes (67,108,864 bytes) from the
2264 current location can be called.
2265
2266 @item long_call/short_call
2267 @cindex indirect calls on ARM
2268 This attribute allows to specify how to call a particular function on
2269 ARM@.  Both attributes override the @option{-mlong-calls} (@pxref{ARM Options})
2270 command line switch and @code{#pragma long_calls} settings.  The
2271 @code{long_call} attribute causes the compiler to always call the
2272 function by first loading its address into a register and then using the
2273 contents of that register.   The @code{short_call} attribute always places
2274 the offset to the function from the call site into the @samp{BL}
2275 instruction directly.
2276
2277 @item dllimport
2278 @cindex functions which are imported from a dll on PowerPC Windows NT
2279 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllimport} attribute causes
2280 the compiler to call the function via a global pointer to the function
2281 pointer that is set up by the Windows NT dll library.  The pointer name
2282 is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
2283
2284 @item dllexport
2285 @cindex functions which are exported from a dll on PowerPC Windows NT
2286 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllexport} attribute causes
2287 the compiler to provide a global pointer to the function pointer, so
2288 that it can be called with the @code{dllimport} attribute.  The pointer
2289 name is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
2290
2291 @item exception (@var{except-func} [, @var{except-arg}])
2292 @cindex functions which specify exception handling on PowerPC Windows NT
2293 On the PowerPC running Windows NT, the @code{exception} attribute causes
2294 the compiler to modify the structured exception table entry it emits for
2295 the declared function.  The string or identifier @var{except-func} is
2296 placed in the third entry of the structured exception table.  It
2297 represents a function, which is called by the exception handling
2298 mechanism if an exception occurs.  If it was specified, the string or
2299 identifier @var{except-arg} is placed in the fourth entry of the
2300 structured exception table.
2301
2302 @item function_vector
2303 @cindex calling functions through the function vector on the H8/300 processors
2304 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
2305 function should be called through the function vector.  Calling a
2306 function through the function vector will reduce code size, however;
2307 the function vector has a limited size (maximum 128 entries on the H8/300
2308 and 64 entries on the H8/300H) and shares space with the interrupt vector.
2309
2310 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
2311 this option to work correctly.
2312
2313 @item interrupt
2314 @cindex interrupt handler functions
2315 Use this option on the ARM, AVR and M32R/D ports to indicate that the
2316 specified function is an interrupt handler.  The compiler will generate
2317 function entry and exit sequences suitable for use in an interrupt
2318 handler when this attribute is present.
2319
2320 Note, interrupt handlers for the H8/300, H8/300H and SH processors can
2321 be specified via the @code{interrupt_handler} attribute.
2322
2323 Note, on the AVR interrupts will be enabled inside the function.
2324
2325 Note, for the ARM you can specify the kind of interrupt to be handled by
2326 adding an optional parameter to the interrupt attribute like this:
2327
2328 @smallexample
2329 void f () __attribute__ ((interrupt ("IRQ")));
2330 @end smallexample
2331
2332 Permissible values for this parameter are: IRQ, FIQ, SWI, ABORT and UNDEF@.
2333
2334 @item interrupt_handler
2335 @cindex interrupt handler functions on the H8/300 and SH processors
2336 Use this option on the H8/300, H8/300H and SH to indicate that the
2337 specified function is an interrupt handler.  The compiler will generate
2338 function entry and exit sequences suitable for use in an interrupt
2339 handler when this attribute is present.
2340
2341 @item sp_switch
2342 Use this option on the SH to indicate an @code{interrupt_handler}
2343 function should switch to an alternate stack.  It expects a string
2344 argument that names a global variable holding the address of the
2345 alternate stack.
2346
2347 @smallexample
2348 void *alt_stack;
2349 void f () __attribute__ ((interrupt_handler,
2350                           sp_switch ("alt_stack")));
2351 @end smallexample
2352
2353 @item trap_exit
2354 Use this option on the SH for an @code{interrupt_handle} to return using
2355 @code{trapa} instead of @code{rte}.  This attribute expects an integer
2356 argument specifying the trap number to be used.
2357
2358 @item eightbit_data
2359 @cindex eight bit data on the H8/300 and H8/300H
2360 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
2361 variable should be placed into the eight bit data section.
2362 The compiler will generate more efficient code for certain operations
2363 on data in the eight bit data area.  Note the eight bit data area is limited to
2364 256 bytes of data.
2365
2366 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
2367 this option to work correctly.
2368
2369 @item tiny_data
2370 @cindex tiny data section on the H8/300H
2371 Use this option on the H8/300H to indicate that the specified
2372 variable should be placed into the tiny data section.
2373 The compiler will generate more efficient code for loads and stores
2374 on data in the tiny data section.  Note the tiny data area is limited to
2375 slightly under 32kbytes of data.
2376
2377 @item signal
2378 @cindex signal handler functions on the AVR processors
2379 Use this option on the AVR to indicate that the specified
2380 function is an signal handler.  The compiler will generate function
2381 entry and exit sequences suitable for use in an signal handler when this
2382 attribute is present.  Interrupts will be disabled inside function.
2383
2384 @item naked
2385 @cindex function without a prologue/epilogue code
2386 Use this option on the ARM or AVR ports to indicate that the specified
2387 function do not need prologue/epilogue sequences generated by the
2388 compiler.  It is up to the programmer to provide these sequences.
2389
2390 @item model (@var{model-name})
2391 @cindex function addressability on the M32R/D
2392 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object,
2393 and the code generated for a function.
2394 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
2395 or @code{large}, representing each of the code models.
2396
2397 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
2398 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction), and are
2399 callable with the @code{bl} instruction.
2400
2401 Medium model objects may live anywhere in the 32-bit address space (the
2402 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
2403 and are callable with the @code{bl} instruction.
2404
2405 Large model objects may live anywhere in the 32-bit address space (the
2406 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
2407 and may not be reachable with the @code{bl} instruction (the compiler will
2408 generate the much slower @code{seth/add3/jl} instruction sequence).
2409
2410 @end table
2411
2412 You can specify multiple attributes in a declaration by separating them
2413 by commas within the double parentheses or by immediately following an
2414 attribute declaration with another attribute declaration.
2415
2416 @cindex @code{#pragma}, reason for not using
2417 @cindex pragma, reason for not using
2418 Some people object to the @code{__attribute__} feature, suggesting that
2419 ISO C's @code{#pragma} should be used instead.  At the time
2420 @code{__attribute__} was designed, there were two reasons for not doing
2421 this.
2422
2423 @enumerate
2424 @item
2425 It is impossible to generate @code{#pragma} commands from a macro.
2426
2427 @item
2428 There is no telling what the same @code{#pragma} might mean in another
2429 compiler.
2430 @end enumerate
2431
2432 These two reasons applied to almost any application that might have been
2433 proposed for @code{#pragma}.  It was basically a mistake to use
2434 @code{#pragma} for @emph{anything}.
2435
2436 The ISO C99 standard includes @code{_Pragma}, which now allows pragmas
2437 to be generated from macros.  In addition, a @code{#pragma GCC}
2438 namespace is now in use for GCC-specific pragmas.  However, it has been
2439 found convenient to use @code{__attribute__} to achieve a natural
2440 attachment of attributes to their corresponding declarations, whereas
2441 @code{#pragma GCC} is of use for constructs that do not naturally form
2442 part of the grammar.  @xref{Other Directives,,Miscellaneous
2443 Preprocessing Directives, cpp, The C Preprocessor}.
2444
2445 @node Attribute Syntax
2446 @section Attribute Syntax
2447 @cindex attribute syntax
2448
2449 This section describes the syntax with which @code{__attribute__} may be
2450 used, and the constructs to which attribute specifiers bind, for the C
2451 language.  Some details may vary for C++ and Objective-C@.  Because of
2452 infelicities in the grammar for attributes, some forms described here
2453 may not be successfully parsed in all cases.
2454
2455 There are some problems with the semantics of attributes in C++.  For
2456 example, there are no manglings for attributes, although they may affect
2457 code generation, so problems may arise when attributed types are used in
2458 conjunction with templates or overloading.  Similarly, @code{typeid}
2459 does not distinguish between types with different attributes.  Support
2460 for attributes in C++ may be restricted in future to attributes on
2461 declarations only, but not on nested declarators.
2462
2463 @xref{Function Attributes}, for details of the semantics of attributes
2464 applying to functions.  @xref{Variable Attributes}, for details of the
2465 semantics of attributes applying to variables.  @xref{Type Attributes},
2466 for details of the semantics of attributes applying to structure, union
2467 and enumerated types.
2468
2469 An @dfn{attribute specifier} is of the form
2470 @code{__attribute__ ((@var{attribute-list}))}.  An @dfn{attribute list}
2471 is a possibly empty comma-separated sequence of @dfn{attributes}, where
2472 each attribute is one of the following:
2473
2474 @itemize @bullet
2475 @item
2476 Empty.  Empty attributes are ignored.
2477
2478 @item
2479 A word (which may be an identifier such as @code{unused}, or a reserved
2480 word such as @code{const}).
2481
2482 @item
2483 A word, followed by, in parentheses, parameters for the attribute.
2484 These parameters take one of the following forms:
2485
2486 @itemize @bullet
2487 @item
2488 An identifier.  For example, @code{mode} attributes use this form.
2489
2490 @item
2491 An identifier followed by a comma and a non-empty comma-separated list
2492 of expressions.  For example, @code{format} attributes use this form.
2493
2494 @item
2495 A possibly empty comma-separated list of expressions.  For example,
2496 @code{format_arg} attributes use this form with the list being a single
2497 integer constant expression, and @code{alias} attributes use this form
2498 with the list being a single string constant.
2499 @end itemize
2500 @end itemize
2501
2502 An @dfn{attribute specifier list} is a sequence of one or more attribute
2503 specifiers, not separated by any other tokens.
2504
2505 An attribute specifier list may appear after the colon following a
2506 label, other than a @code{case} or @code{default} label.  The only
2507 attribute it makes sense to use after a label is @code{unused}.  This
2508 feature is intended for code generated by programs which contains labels
2509 that may be unused but which is compiled with @option{-Wall}.  It would
2510 not normally be appropriate to use in it human-written code, though it
2511 could be useful in cases where the code that jumps to the label is
2512 contained within an @code{#ifdef} conditional.
2513
2514 An attribute specifier list may appear as part of a @code{struct},
2515 @code{union} or @code{enum} specifier.  It may go either immediately
2516 after the @code{struct}, @code{union} or @code{enum} keyword, or after
2517 the closing brace.  It is ignored if the content of the structure, union
2518 or enumerated type is not defined in the specifier in which the
2519 attribute specifier list is used---that is, in usages such as
2520 @code{struct __attribute__((foo)) bar} with no following opening brace.
2521 Where attribute specifiers follow the closing brace, they are considered
2522 to relate to the structure, union or enumerated type defined, not to any
2523 enclosing declaration the type specifier appears in, and the type
2524 defined is not complete until after the attribute specifiers.
2525 @c Otherwise, there would be the following problems: a shift/reduce
2526 @c conflict between attributes binding the the struct/union/enum and
2527 @c binding to the list of specifiers/qualifiers; and "aligned"
2528 @c attributes could use sizeof for the structure, but the size could be
2529 @c changed later by "packed" attributes.
2530
2531 Otherwise, an attribute specifier appears as part of a declaration,
2532 counting declarations of unnamed parameters and type names, and relates
2533 to that declaration (which may be nested in another declaration, for
2534 example in the case of a parameter declaration), or to a particular declarator
2535 within a declaration.  Where an
2536 attribute specifier is applied to a parameter declared as a function or
2537 an array, it should apply to the function or array rather than the
2538 pointer to which the parameter is implicitly converted, but this is not
2539 yet correctly implemented.
2540
2541 Any list of specifiers and qualifiers at the start of a declaration may
2542 contain attribute specifiers, whether or not such a list may in that
2543 context contain storage class specifiers.  (Some attributes, however,
2544 are essentially in the nature of storage class specifiers, and only make
2545 sense where storage class specifiers may be used; for example,
2546 @code{section}.)  There is one necessary limitation to this syntax: the
2547 first old-style parameter declaration in a function definition cannot
2548 begin with an attribute specifier, because such an attribute applies to
2549 the function instead by syntax described below (which, however, is not
2550 yet implemented in this case).  In some other cases, attribute
2551 specifiers are permitted by this grammar but not yet supported by the
2552 compiler.  All attribute specifiers in this place relate to the
2553 declaration as a whole.  In the obsolescent usage where a type of
2554 @code{int} is implied by the absence of type specifiers, such a list of
2555 specifiers and qualifiers may be an attribute specifier list with no
2556 other specifiers or qualifiers.
2557
2558 An attribute specifier list may appear immediately before a declarator
2559 (other than the first) in a comma-separated list of declarators in a
2560 declaration of more than one identifier using a single list of
2561 specifiers and qualifiers.  Such attribute specifiers apply
2562 only to the identifier before whose declarator they appear.  For
2563 example, in
2564
2565 @smallexample
2566 __attribute__((noreturn)) void d0 (void),
2567     __attribute__((format(printf, 1, 2))) d1 (const char *, ...),
2568      d2 (void)
2569 @end smallexample
2570
2571 @noindent
2572 the @code{noreturn} attribute applies to all the functions
2573 declared; the @code{format} attribute only applies to @code{d1}.
2574
2575 An attribute specifier list may appear immediately before the comma,
2576 @code{=} or semicolon terminating the declaration of an identifier other
2577 than a function definition.  At present, such attribute specifiers apply
2578 to the declared object or function, but in future they may attach to the
2579 outermost adjacent declarator.  In simple cases there is no difference,
2580 but, for example, in 
2581
2582 @smallexample
2583 void (****f)(void) __attribute__((noreturn));
2584 @end smallexample
2585
2586 @noindent
2587 at present the @code{noreturn} attribute applies to @code{f}, which
2588 causes a warning since @code{f} is not a function, but in future it may
2589 apply to the function @code{****f}.  The precise semantics of what
2590 attributes in such cases will apply to are not yet specified.  Where an
2591 assembler name for an object or function is specified (@pxref{Asm
2592 Labels}), at present the attribute must follow the @code{asm}
2593 specification; in future, attributes before the @code{asm} specification
2594 may apply to the adjacent declarator, and those after it to the declared
2595 object or function.
2596
2597 An attribute specifier list may, in future, be permitted to appear after
2598 the declarator in a function definition (before any old-style parameter
2599 declarations or the function body).
2600
2601 Attribute specifiers may be mixed with type qualifiers appearing inside
2602 the @code{[]} of a parameter array declarator, in the C99 construct by
2603 which such qualifiers are applied to the pointer to which the array is
2604 implicitly converted.  Such attribute specifiers apply to the pointer,
2605 not to the array, but at present this is not implemented and they are
2606 ignored.
2607
2608 An attribute specifier list may appear at the start of a nested
2609 declarator.  At present, there are some limitations in this usage: the
2610 attributes correctly apply to the declarator, but for most individual
2611 attributes the semantics this implies are not implemented.
2612 When attribute specifiers follow the @code{*} of a pointer
2613 declarator, they may be mixed with any type qualifiers present.
2614 The following describes the formal semantics of this syntax.  It will make the
2615 most sense if you are familiar with the formal specification of
2616 declarators in the ISO C standard.
2617
2618 Consider (as in C99 subclause 6.7.5 paragraph 4) a declaration @code{T
2619 D1}, where @code{T} contains declaration specifiers that specify a type
2620 @var{Type} (such as @code{int}) and @code{D1} is a declarator that
2621 contains an identifier @var{ident}.  The type specified for @var{ident}
2622 for derived declarators whose type does not include an attribute
2623 specifier is as in the ISO C standard.
2624
2625 If @code{D1} has the form @code{( @var{attribute-specifier-list} D )},
2626 and the declaration @code{T D} specifies the type
2627 ``@var{derived-declarator-type-list} @var{Type}'' for @var{ident}, then
2628 @code{T D1} specifies the type ``@var{derived-declarator-type-list}
2629 @var{attribute-specifier-list} @var{Type}'' for @var{ident}.
2630
2631 If @code{D1} has the form @code{*
2632 @var{type-qualifier-and-attribute-specifier-list} D}, and the
2633 declaration @code{T D} specifies the type
2634 ``@var{derived-declarator-type-list} @var{Type}'' for @var{ident}, then
2635 @code{T D1} specifies the type ``@var{derived-declarator-type-list}
2636 @var{type-qualifier-and-attribute-specifier-list} @var{Type}'' for
2637 @var{ident}.
2638
2639 For example, 
2640
2641 @smallexample
2642 void (__attribute__((noreturn)) ****f) (void);
2643 @end smallexample
2644
2645 @noindent
2646 specifies the type ``pointer to pointer to pointer to pointer to
2647 non-returning function returning @code{void}''.  As another example,
2648
2649 @smallexample
2650 char *__attribute__((aligned(8))) *f;
2651 @end smallexample
2652
2653 @noindent
2654 specifies the type ``pointer to 8-byte-aligned pointer to @code{char}''.
2655 Note again that this does not work with most attributes; for example,
2656 the usage of @samp{aligned} and @samp{noreturn} attributes given above
2657 is not yet supported.
2658
2659 For compatibility with existing code written for compiler versions that
2660 did not implement attributes on nested declarators, some laxity is
2661 allowed in the placing of attributes.  If an attribute that only applies
2662 to types is applied to a declaration, it will be treated as applying to
2663 the type of that declaration.  If an attribute that only applies to
2664 declarations is applied to the type of a declaration, it will be treated
2665 as applying to that declaration; and, for compatibility with code
2666 placing the attributes immediately before the identifier declared, such
2667 an attribute applied to a function return type will be treated as
2668 applying to the function type, and such an attribute applied to an array
2669 element type will be treated as applying to the array type.  If an
2670 attribute that only applies to function types is applied to a
2671 pointer-to-function type, it will be treated as applying to the pointer
2672 target type; if such an attribute is applied to a function return type
2673 that is not a pointer-to-function type, it will be treated as applying
2674 to the function type.
2675
2676 @node Function Prototypes
2677 @section Prototypes and Old-Style Function Definitions
2678 @cindex function prototype declarations
2679 @cindex old-style function definitions
2680 @cindex promotion of formal parameters
2681
2682 GNU C extends ISO C to allow a function prototype to override a later
2683 old-style non-prototype definition.  Consider the following example:
2684
2685 @example
2686 /* @r{Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.}  */
2687 #ifdef __STDC__
2688 #define P(x) x
2689 #else
2690 #define P(x) ()
2691 #endif
2692
2693 /* @r{Prototype function declaration.}  */
2694 int isroot P((uid_t));
2695
2696 /* @r{Old-style function definition.}  */
2697 int
2698 isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
2699      uid_t x;
2700 @{
2701   return x == 0;
2702 @}
2703 @end example
2704
2705 Suppose the type @code{uid_t} happens to be @code{short}.  ISO C does
2706 not allow this example, because subword arguments in old-style
2707 non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
2708 function definition's argument is really an @code{int}, which does not
2709 match the prototype argument type of @code{short}.
2710
2711 This restriction of ISO C makes it hard to write code that is portable
2712 to traditional C compilers, because the programmer does not know
2713 whether the @code{uid_t} type is @code{short}, @code{int}, or
2714 @code{long}.  Therefore, in cases like these GNU C allows a prototype
2715 to override a later old-style definition.  More precisely, in GNU C, a
2716 function prototype argument type overrides the argument type specified
2717 by a later old-style definition if the former type is the same as the
2718 latter type before promotion.  Thus in GNU C the above example is
2719 equivalent to the following:
2720
2721 @example
2722 int isroot (uid_t);
2723
2724 int
2725 isroot (uid_t x)
2726 @{
2727   return x == 0;
2728 @}
2729 @end example
2730
2731 @noindent
2732 GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
2733 extension is irrelevant.
2734
2735 @node C++ Comments
2736 @section C++ Style Comments
2737 @cindex //
2738 @cindex C++ comments
2739 @cindex comments, C++ style
2740
2741 In GNU C, you may use C++ style comments, which start with @samp{//} and
2742 continue until the end of the line.  Many other C implementations allow
2743 such comments, and they are likely to be in a future C standard.
2744 However, C++ style comments are not recognized if you specify
2745 @w{@option{-ansi}}, a @option{-std} option specifying a version of ISO C
2746 before C99, or @w{@option{-traditional}}, since they are incompatible
2747 with traditional constructs like @code{dividend//*comment*/divisor}.
2748
2749 @node Dollar Signs
2750 @section Dollar Signs in Identifier Names
2751 @cindex $
2752 @cindex dollar signs in identifier names
2753 @cindex identifier names, dollar signs in
2754
2755 In GNU C, you may normally use dollar signs in identifier names.
2756 This is because many traditional C implementations allow such identifiers.
2757 However, dollar signs in identifiers are not supported on a few target
2758 machines, typically because the target assembler does not allow them.
2759
2760 @node Character Escapes
2761 @section The Character @key{ESC} in Constants
2762
2763 You can use the sequence @samp{\e} in a string or character constant to
2764 stand for the ASCII character @key{ESC}.
2765
2766 @node Alignment
2767 @section Inquiring on Alignment of Types or Variables
2768 @cindex alignment
2769 @cindex type alignment
2770 @cindex variable alignment
2771
2772 The keyword @code{__alignof__} allows you to inquire about how an object
2773 is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
2774 syntax is just like @code{sizeof}.
2775
2776 For example, if the target machine requires a @code{double} value to be
2777 aligned on an 8-byte boundary, then @code{__alignof__ (double)} is 8.
2778 This is true on many RISC machines.  On more traditional machine
2779 designs, @code{__alignof__ (double)} is 4 or even 2.
2780
2781 Some machines never actually require alignment; they allow reference to any
2782 data type even at an odd addresses.  For these machines, @code{__alignof__}
2783 reports the @emph{recommended} alignment of a type.
2784
2785 When the operand of @code{__alignof__} is an lvalue rather than a type, the
2786 value is the largest alignment that the lvalue is known to have.  It may
2787 have this alignment as a result of its data type, or because it is part of
2788 a structure and inherits alignment from that structure.  For example, after
2789 this declaration:
2790
2791 @example
2792 struct foo @{ int x; char y; @} foo1;
2793 @end example
2794
2795 @noindent
2796 the value of @code{__alignof__ (foo1.y)} is probably 2 or 4, the same as
2797 @code{__alignof__ (int)}, even though the data type of @code{foo1.y}
2798 does not itself demand any alignment.
2799
2800 It is an error to ask for the alignment of an incomplete type.
2801
2802 A related feature which lets you specify the alignment of an object is
2803 @code{__attribute__ ((aligned (@var{alignment})))}; see the following
2804 section.
2805
2806 @node Variable Attributes
2807 @section Specifying Attributes of Variables
2808 @cindex attribute of variables
2809 @cindex variable attributes
2810
2811 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
2812 attributes of variables or structure fields.  This keyword is followed
2813 by an attribute specification inside double parentheses.  Eight
2814 attributes are currently defined for variables: @code{aligned},
2815 @code{mode}, @code{nocommon}, @code{packed}, @code{section},
2816 @code{transparent_union}, @code{unused}, and @code{weak}.  Some other
2817 attributes are defined for variables on particular target systems.  Other
2818 attributes are available for functions (@pxref{Function Attributes}) and
2819 for types (@pxref{Type Attributes}).  Other front ends might define more
2820 attributes (@pxref{C++ Extensions,,Extensions to the C++ Language}).
2821
2822 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
2823 each keyword.  This allows you to use them in header files without
2824 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
2825 you may use @code{__aligned__} instead of @code{aligned}.
2826
2827 @xref{Attribute Syntax}, for details of the exact syntax for using
2828 attributes.
2829
2830 @table @code
2831 @cindex @code{aligned} attribute
2832 @item aligned (@var{alignment})
2833 This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
2834 structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
2835
2836 @smallexample
2837 int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
2838 @end smallexample
2839
2840 @noindent
2841 causes the compiler to allocate the global variable @code{x} on a
2842 16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction with
2843 an @code{asm} expression to access the @code{move16} instruction which
2844 requires 16-byte aligned operands.
2845
2846 You can also specify the alignment of structure fields.  For example, to
2847 create a double-word aligned @code{int} pair, you could write:
2848
2849 @smallexample
2850 struct foo @{ int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); @};
2851 @end smallexample
2852
2853 @noindent
2854 This is an alternative to creating a union with a @code{double} member
2855 that forces the union to be double-word aligned.
2856
2857 It is not possible to specify the alignment of functions; the alignment
2858 of functions is determined by the machine's requirements and cannot be
2859 changed.  You cannot specify alignment for a typedef name because such a
2860 name is just an alias, not a distinct type.
2861
2862 As in the preceding examples, you can explicitly specify the alignment
2863 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given variable or
2864 structure field.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
2865 and just ask the compiler to align a variable or field to the maximum
2866 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
2867 example, you could write:
2868
2869 @smallexample
2870 short array[3] __attribute__ ((aligned));
2871 @end smallexample
2872
2873 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned} attribute
2874 specification, the compiler automatically sets the alignment for the declared
2875 variable or field to the largest alignment which is ever used for any data
2876 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often make
2877 copy operations more efficient, because the compiler can use whatever
2878 instructions copy the biggest chunks of memory when performing copies to
2879 or from the variables or fields that you have aligned this way.
2880
2881 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2882 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2883
2884 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2885 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2886 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2887 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2888 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2889 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2890 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2891 alignment.  See your linker documentation for further information.
2892
2893 @item mode (@var{mode})
2894 @cindex @code{mode} attribute
2895 This attribute specifies the data type for the declaration---whichever
2896 type corresponds to the mode @var{mode}.  This in effect lets you
2897 request an integer or floating point type according to its width.
2898
2899 You may also specify a mode of @samp{byte} or @samp{__byte__} to
2900 indicate the mode corresponding to a one-byte integer, @samp{word} or
2901 @samp{__word__} for the mode of a one-word integer, and @samp{pointer}
2902 or @samp{__pointer__} for the mode used to represent pointers.
2903
2904 @item nocommon
2905 @cindex @code{nocommon} attribute
2906 @opindex fno-common
2907 This attribute specifies requests GCC not to place a variable
2908 ``common'' but instead to allocate space for it directly.  If you
2909 specify the @option{-fno-common} flag, GCC will do this for all
2910 variables.
2911
2912 Specifying the @code{nocommon} attribute for a variable provides an
2913 initialization of zeros.  A variable may only be initialized in one
2914 source file.
2915
2916 @item packed
2917 @cindex @code{packed} attribute
2918 The @code{packed} attribute specifies that a variable or structure field
2919 should have the smallest possible alignment---one byte for a variable,
2920 and one bit for a field, unless you specify a larger value with the
2921 @code{aligned} attribute.
2922
2923 Here is a structure in which the field @code{x} is packed, so that it
2924 immediately follows @code{a}:
2925
2926 @example
2927 struct foo
2928 @{
2929   char a;
2930   int x[2] __attribute__ ((packed));
2931 @};
2932 @end example
2933
2934 @item section ("@var{section-name}")
2935 @cindex @code{section} variable attribute
2936 Normally, the compiler places the objects it generates in sections like
2937 @code{data} and @code{bss}.  Sometimes, however, you need additional sections,
2938 or you need certain particular variables to appear in special sections,
2939 for example to map to special hardware.  The @code{section}
2940 attribute specifies that a variable (or function) lives in a particular
2941 section.  For example, this small program uses several specific section names:
2942
2943 @smallexample
2944 struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = @{ 0 @};
2945 struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = @{ 0 @};
2946 char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = @{ 0 @};
2947 int init_data __attribute__ ((section ("INITDATA"))) = 0;
2948
2949 main()
2950 @{
2951   /* Initialize stack pointer */
2952   init_sp (stack + sizeof (stack));
2953
2954   /* Initialize initialized data */
2955   memcpy (&init_data, &data, &edata - &data);
2956
2957   /* Turn on the serial ports */
2958   init_duart (&a);
2959   init_duart (&b);
2960 @}
2961 @end smallexample
2962
2963 @noindent
2964 Use the @code{section} attribute with an @emph{initialized} definition
2965 of a @emph{global} variable, as shown in the example.  GCC issues
2966 a warning and otherwise ignores the @code{section} attribute in
2967 uninitialized variable declarations.
2968
2969 You may only use the @code{section} attribute with a fully initialized
2970 global definition because of the way linkers work.  The linker requires
2971 each object be defined once, with the exception that uninitialized
2972 variables tentatively go in the @code{common} (or @code{bss}) section
2973 and can be multiply ``defined''.  You can force a variable to be
2974 initialized with the @option{-fno-common} flag or the @code{nocommon}
2975 attribute.
2976
2977 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2978 attribute is not available on all platforms.
2979 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2980 section, consider using the facilities of the linker instead.
2981
2982 @item shared
2983 @cindex @code{shared} variable attribute
2984 On Windows NT, in addition to putting variable definitions in a named
2985 section, the section can also be shared among all running copies of an
2986 executable or DLL@.  For example, this small program defines shared data
2987 by putting it in a named section @code{shared} and marking the section
2988 shareable:
2989
2990 @smallexample
2991 int foo __attribute__((section ("shared"), shared)) = 0;
2992
2993 int
2994 main()
2995 @{
2996   /* Read and write foo.  All running
2997      copies see the same value.  */
2998   return 0;
2999 @}
3000 @end smallexample
3001
3002 @noindent
3003 You may only use the @code{shared} attribute along with @code{section}
3004 attribute with a fully initialized global definition because of the way
3005 linkers work.  See @code{section} attribute for more information.
3006
3007 The @code{shared} attribute is only available on Windows NT@.
3008
3009 @item transparent_union
3010 This attribute, attached to a function parameter which is a union, means
3011 that the corresponding argument may have the type of any union member,
3012 but the argument is passed as if its type were that of the first union
3013 member.  For more details see @xref{Type Attributes}.  You can also use
3014 this attribute on a @code{typedef} for a union data type; then it
3015 applies to all function parameters with that type.
3016
3017 @item unused
3018 This attribute, attached to a variable, means that the variable is meant
3019 to be possibly unused.  GCC will not produce a warning for this
3020 variable.
3021
3022 @item weak
3023 The @code{weak} attribute is described in @xref{Function Attributes}.
3024
3025 @item model (@var{model-name})
3026 @cindex variable addressability on the M32R/D
3027 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object.
3028 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
3029 or @code{large}, representing each of the code models.
3030
3031 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
3032 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction).
3033
3034 Medium and large model objects may live anywhere in the 32-bit address space
3035 (the compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their
3036 addresses).
3037
3038 @end table
3039
3040 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
3041 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
3042 packed))}.
3043
3044 @node Type Attributes
3045 @section Specifying Attributes of Types
3046 @cindex attribute of types
3047 @cindex type attributes
3048
3049 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
3050 attributes of @code{struct} and @code{union} types when you define such
3051 types.  This keyword is followed by an attribute specification inside
3052 double parentheses.  Four attributes are currently defined for types:
3053 @code{aligned}, @code{packed}, @code{transparent_union}, and @code{unused}.
3054 Other attributes are defined for functions (@pxref{Function Attributes}) and
3055 for variables (@pxref{Variable Attributes}).
3056
3057 You may also specify any one of these attributes with @samp{__}
3058 preceding and following its keyword.  This allows you to use these
3059 attributes in header files without being concerned about a possible
3060 macro of the same name.  For example, you may use @code{__aligned__}
3061 instead of @code{aligned}.
3062
3063 You may specify the @code{aligned} and @code{transparent_union}
3064 attributes either in a @code{typedef} declaration or just past the
3065 closing curly brace of a complete enum, struct or union type
3066 @emph{definition} and the @code{packed} attribute only past the closing
3067 brace of a definition.
3068
3069 You may also specify attributes between the enum, struct or union
3070 tag and the name of the type rather than after the closing brace.
3071
3072 @xref{Attribute Syntax}, for details of the exact syntax for using
3073 attributes.
3074
3075 @table @code
3076 @cindex @code{aligned} attribute
3077 @item aligned (@var{alignment})
3078 This attribute specifies a minimum alignment (in bytes) for variables
3079 of the specified type.  For example, the declarations:
3080
3081 @smallexample
3082 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned (8)));
3083 typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));
3084 @end smallexample
3085
3086 @noindent
3087 force the compiler to insure (as far as it can) that each variable whose
3088 type is @code{struct S} or @code{more_aligned_int} will be allocated and
3089 aligned @emph{at least} on a 8-byte boundary.  On a Sparc, having all
3090 variables of type @code{struct S} aligned to 8-byte boundaries allows
3091 the compiler to use the @code{ldd} and @code{std} (doubleword load and
3092 store) instructions when copying one variable of type @code{struct S} to
3093 another, thus improving run-time efficiency.
3094
3095 Note that the alignment of any given @code{struct} or @code{union} type
3096 is required by the ISO C standard to be at least a perfect multiple of
3097 the lowest common multiple of the alignments of all of the members of
3098 the @code{struct} or @code{union} in question.  This means that you @emph{can}
3099 effectively adjust the alignment of a @code{struct} or @code{union}
3100 type by attaching an @code{aligned} attribute to any one of the members
3101 of such a type, but the notation illustrated in the example above is a
3102 more obvious, intuitive, and readable way to request the compiler to
3103 adjust the alignment of an entire @code{struct} or @code{union} type.
3104
3105 As in the preceding example, you can explicitly specify the alignment
3106 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given @code{struct}
3107 or @code{union} type.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
3108 and just ask the compiler to align a type to the maximum
3109 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
3110 example, you could write:
3111
3112 @smallexample
3113 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned));
3114 @end smallexample
3115
3116 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned}
3117 attribute specification, the compiler automatically sets the alignment
3118 for the type to the largest alignment which is ever used for any data
3119 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often
3120 make copy operations more efficient, because the compiler can use
3121 whatever instructions copy the biggest chunks of memory when performing
3122 copies to or from the variables which have types that you have aligned
3123 this way.
3124
3125 In the example above, if the size of each @code{short} is 2 bytes, then
3126 the size of the entire @code{struct S} type is 6 bytes.  The smallest
3127 power of two which is greater than or equal to that is 8, so the
3128 compiler sets the alignment for the entire @code{struct S} type to 8
3129 bytes.
3130
3131 Note that although you can ask the compiler to select a time-efficient
3132 alignment for a given type and then declare only individual stand-alone
3133 objects of that type, the compiler's ability to select a time-efficient
3134 alignment is primarily useful only when you plan to create arrays of
3135 variables having the relevant (efficiently aligned) type.  If you
3136 declare or use arrays of variables of an efficiently-aligned type, then
3137 it is likely that your program will also be doing pointer arithmetic (or
3138 subscripting, which amounts to the same thing) on pointers to the
3139 relevant type, and the code that the compiler generates for these
3140 pointer arithmetic operations will often be more efficient for
3141 efficiently-aligned types than for other types.
3142
3143 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
3144 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
3145
3146 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
3147 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
3148 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
3149 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
3150 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
3151 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
3152 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
3153 alignment.  See your linker documentation for further information.
3154
3155 @item packed
3156 This attribute, attached to an @code{enum}, @code{struct}, or
3157 @code{union} type definition, specified that the minimum required memory
3158 be used to represent the type.
3159
3160 @opindex fshort-enums
3161 Specifying this attribute for @code{struct} and @code{union} types is
3162 equivalent to specifying the @code{packed} attribute on each of the
3163 structure or union members.  Specifying the @option{-fshort-enums}
3164 flag on the line is equivalent to specifying the @code{packed}
3165 attribute on all @code{enum} definitions.
3166
3167 You may only specify this attribute after a closing curly brace on an
3168 @code{enum} definition, not in a @code{typedef} declaration, unless that
3169 declaration also contains the definition of the @code{enum}.
3170
3171 @item transparent_union
3172 This attribute, attached to a @code{union} type definition, indicates
3173 that any function parameter having that union type causes calls to that
3174 function to be treated in a special way.
3175
3176 First, the argument corresponding to a transparent union type can be of
3177 any type in the union; no cast is required.  Also, if the union contains
3178 a pointer type, the corresponding argument can be a null pointer
3179 constant or a void pointer expression; and if the union contains a void
3180 pointer type, the corresponding argument can be any pointer expression.
3181 If the union member type is a pointer, qualifiers like @code{const} on
3182 the referenced type must be respected, just as with normal pointer
3183 conversions.
3184
3185 Second, the argument is passed to the function using the calling
3186 conventions of first member of the transparent union, not the calling
3187 conventions of the union itself.  All members of the union must have the
3188 same machine representation; this is necessary for this argument passing
3189 to work properly.
3190
3191 Transparent unions are designed for library functions that have multiple
3192 interfaces for compatibility reasons.  For example, suppose the
3193 @code{wait} function must accept either a value of type @code{int *} to
3194 comply with Posix, or a value of type @code{union wait *} to comply with
3195 the 4.1BSD interface.  If @code{wait}'s parameter were @code{void *},
3196 @code{wait} would accept both kinds of arguments, but it would also
3197 accept any other pointer type and this would make argument type checking
3198 less useful.  Instead, @code{<sys/wait.h>} might define the interface
3199 as follows:
3200
3201 @smallexample
3202 typedef union
3203   @{
3204     int *__ip;
3205     union wait *__up;
3206   @} wait_status_ptr_t __attribute__ ((__transparent_union__));
3207
3208 pid_t wait (wait_status_ptr_t);
3209 @end smallexample
3210
3211 This interface allows either @code{int *} or @code{union wait *}
3212 arguments to be passed, using the @code{int *} calling convention.
3213 The program can call @code{wait} with arguments of either type:
3214
3215 @example
3216 int w1 () @{ int w; return wait (&w); @}
3217 int w2 () @{ union wait w; return wait (&w); @}
3218 @end example
3219
3220 With this interface, @code{wait}'s implementation might look like this:
3221
3222 @example
3223 pid_t wait (wait_status_ptr_t p)
3224 @{
3225   return waitpid (-1, p.__ip, 0);
3226 @}
3227 @end example
3228
3229 @item unused
3230 When attached to a type (including a @code{union} or a @code{struct}),
3231 this attribute means that variables of that type are meant to appear
3232 possibly unused.  GCC will not produce a warning for any variables of
3233 that type, even if the variable appears to do nothing.  This is often
3234 the case with lock or thread classes, which are usually defined and then
3235 not referenced, but contain constructors and destructors that have
3236 nontrivial bookkeeping functions.
3237
3238 @end table
3239
3240 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
3241 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
3242 packed))}.
3243
3244 @node Inline
3245 @section An Inline Function is As Fast As a Macro
3246 @cindex inline functions
3247 @cindex integrating function code
3248 @cindex open coding
3249 @cindex macros, inline alternative
3250
3251 By declaring a function @code{inline}, you can direct GCC to
3252 integrate that function's code into the code for its callers.  This
3253 makes execution faster by eliminating the function-call overhead; in
3254 addition, if any of the actual argument values are constant, their known
3255 values may permit simplifications at compile time so that not all of the
3256 inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
3257 less predictable; object code may be larger or smaller with function
3258 inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
3259 optimization and it really ``works'' only in optimizing compilation.  If
3260 you don't use @option{-O}, no function is really inline.
3261
3262 Inline functions are included in the ISO C99 standard, but there are
3263 currently substantial differences between what GCC implements and what
3264 the ISO C99 standard requires.
3265
3266 To declare a function inline, use the @code{inline} keyword in its
3267 declaration, like this:
3268
3269 @example
3270 inline int
3271 inc (int *a)
3272 @{
3273   (*a)++;
3274 @}
3275 @end example
3276
3277 (If you are writing a header file to be included in ISO C programs, write
3278 @code{__inline__} instead of @code{inline}.  @xref{Alternate Keywords}.)
3279 You can also make all ``simple enough'' functions inline with the option
3280 @option{-finline-functions}.
3281
3282 @opindex Winline
3283 Note that certain usages in a function definition can make it unsuitable
3284 for inline substitution.  Among these usages are: use of varargs, use of
3285 alloca, use of variable sized data types (@pxref{Variable Length}),
3286 use of computed goto (@pxref{Labels as Values}), use of nonlocal goto,
3287 and nested functions (@pxref{Nested Functions}).  Using @option{-Winline}
3288 will warn when a function marked @code{inline} could not be substituted,
3289 and will give the reason for the failure.
3290
3291 Note that in C and Objective-C, unlike C++, the @code{inline} keyword
3292 does not affect the linkage of the function.
3293
3294 @cindex automatic @code{inline} for C++ member fns
3295 @cindex @code{inline} automatic for C++ member fns
3296 @cindex member fns, automatically @code{inline}
3297 @cindex C++ member fns, automatically @code{inline}
3298 @opindex fno-default-inline
3299 GCC automatically inlines member functions defined within the class
3300 body of C++ programs even if they are not explicitly declared
3301 @code{inline}.  (You can override this with @option{-fno-default-inline};
3302 @pxref{C++ Dialect Options,,Options Controlling C++ Dialect}.)
3303
3304 @cindex inline functions, omission of
3305 @opindex fkeep-inline-functions
3306 When a function is both inline and @code{static}, if all calls to the
3307 function are integrated into the caller, and the function's address is
3308 never used, then the function's own assembler code is never referenced.
3309 In this case, GCC does not actually output assembler code for the
3310 function, unless you specify the option @option{-fkeep-inline-functions}.
3311 Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
3312 calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
3313 neither can recursive calls within the definition).  If there is a
3314 nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
3315 usual.  The function must also be compiled as usual if the program
3316 refers to its address, because that can't be inlined.
3317
3318 @cindex non-static inline function
3319 When an inline function is not @code{static}, then the compiler must assume
3320 that there may be calls from other source files; since a global symbol can
3321 be defined only once in any program, the function must not be defined in
3322 the other source files, so the calls therein cannot be integrated.
3323 Therefore, a non-@code{static} inline function is always compiled on its
3324 own in the usual fashion.
3325
3326 If you specify both @code{inline} and @code{extern} in the function
3327 definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
3328 is the function compiled on its own, not even if you refer to its
3329 address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
3330 if you had only declared the function, and had not defined it.
3331
3332 This combination of @code{inline} and @code{extern} has almost the
3333 effect of a macro.  The way to use it is to put a function definition in
3334 a header file with these keywords, and put another copy of the
3335 definition (lacking @code{inline} and @code{extern}) in a library file.
3336 The definition in the header file will cause most calls to the function
3337 to be inlined.  If any uses of the function remain, they will refer to
3338 the single copy in the library.
3339
3340 For future compatibility with when GCC implements ISO C99 semantics for
3341 inline functions, it is best to use @code{static inline} only.  (The
3342 existing semantics will remain available when @option{-std=gnu89} is
3343 specified, but eventually the default will be @option{-std=gnu99} and
3344 that will implement the C99 semantics, though it does not do so yet.)
3345
3346 GCC does not inline any functions when not optimizing.  It is not
3347 clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
3348 that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
3349 did the easy thing, and turned it off.
3350
3351 @node Extended Asm
3352 @section Assembler Instructions with C Expression Operands
3353 @cindex extended @code{asm}
3354 @cindex @code{asm} expressions
3355 @cindex assembler instructions
3356 @cindex registers
3357
3358 In an assembler instruction using @code{asm}, you can specify the
3359 operands of the instruction using C expressions.  This means you need not
3360 guess which registers or memory locations will contain the data you want
3361 to use.
3362
3363 You must specify an assembler instruction template much like what
3364 appears in a machine description, plus an operand constraint string for
3365 each operand.
3366
3367 For example, here is how to use the 68881's @code{fsinx} instruction:
3368
3369 @example
3370 asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
3371 @end example
3372
3373 @noindent
3374 Here @code{angle} is the C expression for the input operand while
3375 @code{result} is that of the output operand.  Each has @samp{"f"} as its
3376 operand constraint, saying that a floating point register is required.
3377 The @samp{=} in @samp{=f} indicates that the operand is an output; all
3378 output operands' constraints must use @samp{=}.  The constraints use the
3379 same language used in the machine description (@pxref{Constraints}).
3380
3381 Each operand is described by an operand-constraint string followed by
3382 the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
3383 template from the first output operand and another separates the last
3384 output operand from the first input, if any.  Commas separate the
3385 operands within each group.  The total number of operands is limited to
3386 ten or to the maximum number of operands in any instruction pattern in
3387 the machine description, whichever is greater.
3388
3389 If there are no output operands but there are input operands, you must
3390 place two consecutive colons surrounding the place where the output
3391 operands would go.
3392
3393 Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check this.
3394 The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot check
3395 whether the operands have data types that are reasonable for the
3396 instruction being executed.  It does not parse the assembler instruction
3397 template and does not know what it means or even whether it is valid
3398 assembler input.  The extended @code{asm} feature is most often used for
3399 machine instructions the compiler itself does not know exist.  If
3400 the output expression cannot be directly addressed (for example, it is a
3401 bit-field), your constraint must allow a register.  In that case, GCC
3402 will use the register as the output of the @code{asm}, and then store
3403 that register into the output.
3404
3405 The ordinary output operands must be write-only; GCC will assume that
3406 the values in these operands before the instruction are dead and need
3407 not be generated.  Extended asm supports input-output or read-write
3408 operands.  Use the constraint character @samp{+} to indicate such an
3409 operand and list it with the output operands.
3410
3411 When the constraints for the read-write operand (or the operand in which
3412 only some of the bits are to be changed) allows a register, you may, as
3413 an alternative, logically split its function into two separate operands,
3414 one input operand and one write-only output operand.  The connection
3415 between them is expressed by constraints which say they need to be in
3416 the same location when the instruction executes.  You can use the same C
3417 expression for both operands, or different expressions.  For example,
3418 here we write the (fictitious) @samp{combine} instruction with
3419 @code{bar} as its read-only source operand and @code{foo} as its
3420 read-write destination:
3421
3422 @example
3423 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
3424 @end example
3425
3426 @noindent
3427 The constraint @samp{"0"} for operand 1 says that it must occupy the
3428 same location as operand 0.  A digit in constraint is allowed only in an
3429 input operand and it must refer to an output operand.
3430
3431 Only a digit in the constraint can guarantee that one operand will be in
3432 the same place as another.  The mere fact that @code{foo} is the value
3433 of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
3434 same place in the generated assembler code.  The following would not
3435 work reliably:
3436
3437 @example
3438 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
3439 @end example
3440
3441 Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to be in
3442 different registers; GCC knows no reason not to do so.  For example, the
3443 compiler might find a copy of the value of @code{foo} in one register and
3444 use it for operand 1, but generate the output operand 0 in a different
3445 register (copying it afterward to @code{foo}'s own address).  Of course,
3446 since the register for operand 1 is not even mentioned in the assembler
3447 code, the result will not work, but GCC can't tell that.
3448
3449 Some instructions clobber specific hard registers.  To describe this,
3450 write a third colon after the input operands, followed by the names of
3451 the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a realistic
3452 example for the VAX:
3453
3454 @example
3455 asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
3456               : /* no outputs */
3457               : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
3458               : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
3459 @end example
3460
3461 You may not write a clobber description in a way that overlaps with an
3462 input or output operand.  For example, you may not have an operand
3463 describing a register class with one member if you mention that register
3464 in the clobber list.  There is no way for you to specify that an input
3465 operand is modified without also specifying it as an output
3466 operand.  Note that if all the output operands you specify are for this
3467 purpose (and hence unused), you will then also need to specify
3468 @code{volatile} for the @code{asm} construct, as described below, to
3469 prevent GCC from deleting the @code{asm} statement as unused.
3470
3471 If you refer to a particular hardware register from the assembler code,
3472 you will probably have to list the register after the third colon to
3473 tell the compiler the register's value is modified.  In some assemblers,
3474 the register names begin with @samp{%}; to produce one @samp{%} in the
3475 assembler code, you must write @samp{%%} in the input.
3476
3477 If your assembler instruction can alter the condition code register, add
3478 @samp{cc} to the list of clobbered registers.  GCC on some machines
3479 represents the condition codes as a specific hardware register;
3480 @samp{cc} serves to name this register.  On other machines, the
3481 condition code is handled differently, and specifying @samp{cc} has no
3482 effect.  But it is valid no matter what the machine.
3483
3484 If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
3485 fashion, add @samp{memory} to the list of clobbered registers.  This
3486 will cause GCC to not keep memory values cached in registers across
3487 the assembler instruction.  You will also want to add the
3488 @code{volatile} keyword if the memory affected is not listed in the
3489 inputs or outputs of the @code{asm}, as the @samp{memory} clobber does
3490 not count as a side-effect of the @code{asm}.
3491
3492 You can put multiple assembler instructions together in a single
3493 @code{asm} template, separated by the characters normally used in assembly
3494 code for the system.  A combination that works in most places is a newline
3495 to break the line, plus a tab character to move to the instruction field
3496 (written as @samp{\n\t}).  Sometimes semicolons can be used, if the
3497 assembler allows semicolons as a line-breaking character.  Note that some
3498 assembler dialects use semicolons to start a comment.
3499 The input operands are guaranteed not to use any of the clobbered
3500 registers, and neither will the output operands' addresses, so you can
3501 read and write the clobbered registers as many times as you like.  Here
3502 is an example of multiple instructions in a template; it assumes the
3503 subroutine @code{_foo} accepts arguments in registers 9 and 10:
3504
3505 @example
3506 asm ("movl %0,r9\n\tmovl %1,r10\n\tcall _foo"
3507      : /* no outputs */
3508      : "g" (from), "g" (to)
3509      : "r9", "r10");
3510 @end example
3511
3512 Unless an output operand has the @samp{&} constraint modifier, GCC
3513 may allocate it in the same register as an unrelated input operand, on
3514 the assumption the inputs are consumed before the outputs are produced.
3515 This assumption may be false if the assembler code actually consists of
3516 more than one instruction.  In such a case, use @samp{&} for each output
3517 operand that may not overlap an input.  @xref{Modifiers}.
3518
3519 If you want to test the condition code produced by an assembler
3520 instruction, you must include a branch and a label in the @code{asm}
3521 construct, as follows:
3522
3523 @example
3524 asm ("clr %0\n\tfrob %1\n\tbeq 0f\n\tmov #1,%0\n0:"
3525      : "g" (result)
3526      : "g" (input));
3527 @end example
3528
3529 @noindent
3530 This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
3531 and most Unix assemblers do.
3532
3533 Speaking of labels, jumps from one @code{asm} to another are not
3534 supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps, and
3535 therefore they cannot take account of them when deciding how to
3536 optimize.
3537
3538 @cindex macros containing @code{asm}
3539 Usually the most convenient way to use these @code{asm} instructions is to
3540 encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
3541
3542 @example
3543 #define sin(x)       \
3544 (@{ double __value, __arg = (x);   \
3545    asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
3546    __value; @})
3547 @end example
3548
3549 @noindent
3550 Here the variable @code{__arg} is used to make sure that the instruction
3551 operates on a proper @code{double} value, and to accept only those
3552 arguments @code{x} which can convert automatically to a @code{double}.
3553
3554 Another way to make sure the instruction operates on the correct data
3555 type is to use a cast in the @code{asm}.  This is different from using a
3556 variable @code{__arg} in that it converts more different types.  For
3557 example, if the desired type were @code{int}, casting the argument to
3558 @code{int} would accept a pointer with no complaint, while assigning the
3559 argument to an @code{int} variable named @code{__arg} would warn about
3560 using a pointer unless the caller explicitly casts it.
3561
3562 If an @code{asm} has output operands, GCC assumes for optimization
3563 purposes the instruction has no side effects except to change the output
3564 operands.  This does not mean instructions with a side effect cannot be
3565 used, but you must be careful, because the compiler may eliminate them
3566 if the output operands aren't used, or move them out of loops, or
3567 replace two with one if they constitute a common subexpression.  Also,
3568 if your instruction does have a side effect on a variable that otherwise
3569 appears not to change, the old value of the variable may be reused later
3570 if it happens to be found in a register.
3571
3572 You can prevent an @code{asm} instruction from being deleted, moved
3573 significantly, or combined, by writing the keyword @code{volatile} after
3574 the @code{asm}.  For example:
3575
3576 @example
3577 #define get_and_set_priority(new)              \
3578 (@{ int __old;                                  \
3579    asm volatile ("get_and_set_priority %0, %1" \
3580                  : "=g" (__old) : "g" (new));  \
3581    __old; @})
3582 @end example
3583
3584 @noindent
3585 If you write an @code{asm} instruction with no outputs, GCC will know
3586 the instruction has side-effects and will not delete the instruction or
3587 move it outside of loops.
3588
3589 The @code{volatile} keyword indicates that the instruction has
3590 important side-effects.  GCC will not delete a volatile @code{asm} if
3591 it is reachable.  (The instruction can still be deleted if GCC can
3592 prove that control-flow will never reach the location of the
3593 instruction.)  In addition, GCC will not reschedule instructions
3594 across a volatile @code{asm} instruction.  For example:
3595
3596 @example
3597 *(volatile int *)addr = foo;
3598 asm volatile ("eieio" : : );
3599 @end example
3600
3601 @noindent
3602 Assume @code{addr} contains the address of a memory mapped device
3603 register.  The PowerPC @code{eieio} instruction (Enforce In-order
3604 Execution of I/O) tells the CPU to make sure that the store to that
3605 device register happens before it issues any other I/O@.
3606
3607 Note that even a volatile @code{asm} instruction can be moved in ways
3608 that appear insignificant to the compiler, such as across jump
3609 instructions.  You can't expect a sequence of volatile @code{asm}
3610 instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
3611 output, use a single @code{asm}.  Also, GCC will perform some
3612 optimizations across a volatile @code{asm} instruction; GCC does not
3613 ``forget everything'' when it encounters a volatile @code{asm}
3614 instruction the way some other compilers do.
3615
3616 An @code{asm} instruction without any operands or clobbers (an ``old
3617 style'' @code{asm}) will be treated identically to a volatile
3618 @code{asm} instruction.
3619
3620 It is a natural idea to look for a way to give access to the condition
3621 code left by the assembler instruction.  However, when we attempted to
3622 implement this, we found no way to make it work reliably.  The problem
3623 is that output operands might need reloading, which would result in
3624 additional following ``store'' instructions.  On most machines, these
3625 instructions would alter the condition code before there was time to
3626 test it.  This problem doesn't arise for ordinary ``test'' and
3627 ``compare'' instructions because they don't have any output operands.
3628
3629 For reasons similar to those described above, it is not possible to give
3630 an assembler instruction access to the condition code left by previous
3631 instructions.
3632
3633 If you are writing a header file that should be includable in ISO C
3634 programs, write @code{__asm__} instead of @code{asm}.  @xref{Alternate
3635 Keywords}.
3636
3637 @subsection i386 floating point asm operands
3638
3639 There are several rules on the usage of stack-like regs in
3640 asm_operands insns.  These rules apply only to the operands that are
3641 stack-like regs:
3642
3643 @enumerate
3644 @item
3645 Given a set of input regs that die in an asm_operands, it is
3646 necessary to know which are implicitly popped by the asm, and
3647 which must be explicitly popped by gcc.
3648
3649 An input reg that is implicitly popped by the asm must be
3650 explicitly clobbered, unless it is constrained to match an
3651 output operand.
3652
3653 @item
3654 For any input reg that is implicitly popped by an asm, it is
3655 necessary to know how to adjust the stack to compensate for the pop.
3656 If any non-popped input is closer to the top of the reg-stack than
3657 the implicitly popped reg, it would not be possible to know what the
3658 stack looked like---it's not clear how the rest of the stack ``slides
3659 up''.
3660
3661 All implicitly popped input regs must be closer to the top of
3662 the reg-stack than any input that is not implicitly popped.
3663
3664 It is possible that if an input dies in an insn, reload might
3665 use the input reg for an output reload.  Consider this example:
3666
3667 @example
3668 asm ("foo" : "=t" (a) : "f" (b));
3669 @end example
3670
3671 This asm says that input B is not popped by the asm, and that
3672 the asm pushes a result onto the reg-stack, i.e., the stack is one
3673 deeper after the asm than it was before.  But, it is possible that
3674 reload will think that it can use the same reg for both the input and
3675 the output, if input B dies in this insn.
3676
3677 If any input operand uses the @code{f} constraint, all output reg
3678 constraints must use the @code{&} earlyclobber.
3679
3680 The asm above would be written as
3681
3682 @example
3683 asm ("foo" : "=&t" (a) : "f" (b));
3684 @end example
3685
3686 @item
3687 Some operands need to be in particular places on the stack.  All
3688 output operands fall in this category---there is no other way to
3689 know which regs the outputs appear in unless the user indicates
3690 this in the constraints.
3691
3692 Output operands must specifically indicate which reg an output
3693 appears in after an asm.  @code{=f} is not allowed: the operand
3694 constraints must select a class with a single reg.
3695
3696 @item
3697 Output operands may not be ``inserted'' between existing stack regs.
3698 Since no 387 opcode uses a read/write operand, all output operands
3699 are dead before the asm_operands, and are pushed by the asm_operands.
3700 It makes no sense to push anywhere but the top of the reg-stack.
3701
3702 Output operands must start at the top of the reg-stack: output
3703 operands may not ``skip'' a reg.
3704
3705 @item
3706 Some asm statements may need extra stack space for internal
3707 calculations.  This can be guaranteed by clobbering stack registers
3708 unrelated to the inputs and outputs.
3709
3710 @end enumerate
3711
3712 Here are a couple of reasonable asms to want to write.  This asm
3713 takes one input, which is internally popped, and produces two outputs.
3714
3715 @example
3716 asm ("fsincos" : "=t" (cos), "=u" (sin) : "0" (inp));
3717 @end example
3718
3719 This asm takes two inputs, which are popped by the @code{fyl2xp1} opcode,
3720 and replaces them with one output.  The user must code the @code{st(1)}
3721 clobber for reg-stack.c to know that @code{fyl2xp1} pops both inputs.
3722
3723 @example
3724 asm ("fyl2xp1" : "=t" (result) : "0" (x), "u" (y) : "st(1)");
3725 @end example
3726
3727 @ifclear INTERNALS
3728 @c Show the details on constraints if they do not appear elsewhere in
3729 @c the manual
3730 @include md.texi
3731 @end ifclear
3732
3733 @node Asm Labels
3734 @section Controlling Names Used in Assembler Code
3735 @cindex assembler names for identifiers
3736 @cindex names used in assembler code
3737 @cindex identifiers, names in assembler code
3738
3739 You can specify the name to be used in the assembler code for a C
3740 function or variable by writing the @code{asm} (or @code{__asm__})
3741 keyword after the declarator as follows:
3742
3743 @example
3744 int foo asm ("myfoo") = 2;
3745 @end example
3746
3747 @noindent
3748 This specifies that the name to be used for the variable @code{foo} in
3749 the assembler code should be @samp{myfoo} rather than the usual
3750 @samp{_foo}.
3751
3752 On systems where an underscore is normally prepended to the name of a C
3753 function or variable, this feature allows you to define names for the
3754 linker that do not start with an underscore.
3755
3756 It does not make sense to use this feature with a non-static local
3757 variable since such variables do not have assembler names.  If you are
3758 trying to put the variable in a particular register, see @ref{Explicit
3759 Reg Vars}.  GCC presently accepts such code with a warning, but will
3760 probably be changed to issue an error, rather than a warning, in the
3761 future.
3762
3763 You cannot use @code{asm} in this way in a function @emph{definition}; but
3764 you can get the same effect by writing a declaration for the function
3765 before its definition and putting @code{asm} there, like this:
3766
3767 @example
3768 extern func () asm ("FUNC");
3769
3770 func (x, y)
3771      int x, y;
3772 @dots{}
3773 @end example
3774
3775 It is up to you to make sure that the assembler names you choose do not
3776 conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
3777 register name; that would produce completely invalid assembler code.  GCC
3778 does not as yet have the ability to store static variables in registers.
3779 Perhaps that will be added.
3780
3781 @node Explicit Reg Vars
3782 @section Variables in Specified Registers
3783 @cindex explicit register variables
3784 @cindex variables in specified registers
3785 @cindex specified registers
3786 @cindex registers, global allocation
3787
3788 GNU C allows you to put a few global variables into specified hardware
3789 registers.  You can also specify the register in which an ordinary
3790 register variable should be allocated.
3791
3792 @itemize @bullet
3793 @item
3794 Global register variables reserve registers throughout the program.
3795 This may be useful in programs such as programming language
3796 interpreters which have a couple of global variables that are accessed
3797 very often.
3798
3799 @item
3800 Local register variables in specific registers do not reserve the
3801 registers.  The compiler's data flow analysis is capable of determining
3802 where the specified registers contain live values, and where they are
3803 available for other uses.  Stores into local register variables may be deleted
3804 when they appear to be dead according to dataflow analysis.  References
3805 to local register variables may be deleted or moved or simplified.
3806
3807 These local variables are sometimes convenient for use with the extended
3808 @code{asm} feature (@pxref{Extended Asm}), if you want to write one
3809 output of the assembler instruction directly into a particular register.
3810 (This will work provided the register you specify fits the constraints
3811 specified for that operand in the @code{asm}.)
3812 @end itemize
3813
3814 @menu
3815 * Global Reg Vars::
3816 * Local Reg Vars::
3817 @end menu
3818
3819 @node Global Reg Vars
3820 @subsection Defining Global Register Variables
3821 @cindex global register variables
3822 @cindex registers, global variables in
3823
3824 You can define a global register variable in GNU C like this:
3825
3826 @example
3827 register int *foo asm ("a5");
3828 @end example
3829
3830 @noindent
3831 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Choose a
3832 register which is normally saved and restored by function calls on your
3833 machine, so that library routines will not clobber it.
3834
3835 Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
3836 conditionalize your program according to cpu type.  The register
3837 @code{a5} would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer
3838 type.  On machines with register windows, be sure to choose a ``global''
3839 register that is not affected magically by the function call mechanism.
3840
3841 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
3842 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
3843 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
3844
3845 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
3846 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
3847 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
3848
3849 Defining a global register variable in a certain register reserves that
3850 register entirely for this use, at least within the current compilation.
3851 The register will not be allocated for any other purpose in the functions
3852 in the current compilation.  The register will not be saved and restored by
3853 these functions.  Stores into this register are never deleted even if they
3854 would appear to be dead, but references may be deleted or moved or
3855 simplified.
3856
3857 It is not safe to access the global register variables from signal
3858 handlers, or from more than one thread of control, because the system
3859 library routines may temporarily use the register for other things (unless
3860 you recompile them specially for the task at hand).
3861
3862 @cindex @code{qsort}, and global register variables
3863 It is not safe for one function that uses a global register variable to
3864 call another such function @code{foo} by way of a third function
3865 @code{lose} that was compiled without knowledge of this variable (i.e.@: in a
3866 different source file in which the variable wasn't declared).  This is
3867 because @code{lose} might save the register and put some other value there.
3868 For example, you can't expect a global register variable to be available in
3869 the comparison-function that you pass to @code{qsort}, since @code{qsort}
3870 might have put something else in that register.  (If you are prepared to
3871 recompile @code{qsort} with the same global register variable, you can
3872 solve this problem.)
3873
3874 If you want to recompile @code{qsort} or other source files which do not
3875 actually use your global register variable, so that they will not use that
3876 register for any other purpose, then it suffices to specify the compiler
3877 option @option{-ffixed-@var{reg}}.  You need not actually add a global
3878 register declaration to their source code.
3879
3880 A function which can alter the value of a global register variable cannot
3881 safely be called from a function compiled without this variable, because it
3882 could clobber the value the caller expects to find there on return.
3883 Therefore, the function which is the entry point into the part of the
3884 program that uses the global register variable must explicitly save and
3885 restore the value which belongs to its caller.
3886
3887 @cindex register variable after @code{longjmp}
3888 @cindex global register after @code{longjmp}
3889 @cindex value after @code{longjmp}
3890 @findex longjmp
3891 @findex setjmp
3892 On most machines, @code{longjmp} will restore to each global register
3893 variable the value it had at the time of the @code{setjmp}.  On some
3894 machines, however, @code{longjmp} will not change the value of global
3895 register variables.  To be portable, the function that called @code{setjmp}
3896 should make other arrangements to save the values of the global register
3897 variables, and to restore them in a @code{longjmp}.  This way, the same
3898 thing will happen regardless of what @code{longjmp} does.
3899
3900 All global register variable declarations must precede all function
3901 definitions.  If such a declaration could appear after function
3902 definitions, the declaration would be too late to prevent the register from
3903 being used for other purposes in the preceding functions.
3904
3905 Global register variables may not have initial values, because an
3906 executable file has no means to supply initial contents for a register.
3907
3908 On the Sparc, there are reports that g3 @dots{} g7 are suitable
3909 registers, but certain library functions, such as @code{getwd}, as well
3910 as the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
3911 g2 are local temporaries.
3912
3913 On the 68000, a2 @dots{} a5 should be suitable, as should d2 @dots{} d7.
3914 Of course, it will not do to use more than a few of those.
3915
3916 @node Local Reg Vars
3917 @subsection Specifying Registers for Local Variables
3918 @cindex local variables, specifying registers
3919 @cindex specifying registers for local variables
3920 @cindex registers for local variables
3921
3922 You can define a local register variable with a specified register
3923 like this:
3924
3925 @example
3926 register int *foo asm ("a5");
3927 @end example
3928
3929 @noindent
3930 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Note
3931 that this is the same syntax used for defining global register
3932 variables, but for a local variable it would appear within a function.
3933
3934 Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
3935 problem, since specific registers are most often useful with explicit
3936 assembler instructions (@pxref{Extended Asm}).  Both of these things
3937 generally require that you conditionalize your program according to
3938 cpu type.
3939
3940 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
3941 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
3942 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
3943
3944 Defining such a register variable does not reserve the register; it
3945 remains available for other uses in places where flow control determines
3946 the variable's value is not live.  However, these registers are made
3947 unavailable for use in the reload pass; excessive use of this feature
3948 leaves the compiler too few available registers to compile certain
3949 functions.
3950
3951 This option does not guarantee that GCC will generate code that has
3952 this variable in the register you specify at all times.  You may not
3953 code an explicit reference to this register in an @code{asm} statement
3954 and assume it will always refer to this variable.
3955
3956 Stores into local register variables may be deleted when they appear to be dead
3957 according to dataflow analysis.  References to local register variables may
3958 be deleted or moved or simplified.
3959
3960 @node Alternate Keywords
3961 @section Alternate Keywords
3962 @cindex alternate keywords
3963 @cindex keywords, alternate
3964
3965 The option @option{-traditional} disables certain keywords;
3966 @option{-ansi} and the various @option{-std} options disable certain
3967 others.  This causes trouble when you want to use GNU C extensions, or
3968 ISO C features, in a general-purpose header file that should be usable
3969 by all programs, including ISO C programs and traditional ones.  The
3970 keywords @code{asm}, @code{typeof} and @code{inline} cannot be used
3971 since they won't work in a program compiled with @option{-ansi}
3972 (although @code{inline} can be used in a program compiled with
3973 @option{-std=c99}), while the keywords @code{const}, @code{volatile},
3974 @code{signed}, @code{typeof} and @code{inline} won't work in a program
3975 compiled with @option{-traditional}.  The ISO C99 keyword
3976 @code{restrict} is only available when @option{-std=gnu99} (which will
3977 eventually be the default) or @option{-std=c99} (or the equivalent
3978 @option{-std=iso9899:1999}) is used.
3979
3980 The way to solve these problems is to put @samp{__} at the beginning and
3981 end of each problematical keyword.  For example, use @code{__asm__}
3982 instead of @code{asm}, @code{__const__} instead of @code{const}, and
3983 @code{__inline__} instead of @code{inline}.
3984
3985 Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you want to
3986 compile with another compiler, you can define the alternate keywords as
3987 macros to replace them with the customary keywords.  It looks like this:
3988
3989 @example
3990 #ifndef __GNUC__
3991 #define __asm__ asm
3992 #endif
3993 @end example
3994
3995 @findex __extension__
3996 @opindex pedantic
3997 @option{-pedantic} and other options cause warnings for many GNU C extensions.
3998 You can
3999 prevent such warnings within one expression by writing
4000 @code{__extension__} before the expression.  @code{__extension__} has no
4001 effect aside from this.
4002
4003 @node Incomplete Enums
4004 @section Incomplete @code{enum} Types
4005
4006 You can define an @code{enum} tag without specifying its possible values.
4007 This results in an incomplete type, much like what you get if you write
4008 @code{struct foo} without describing the elements.  A later declaration
4009 which does specify the possible values completes the type.
4010
4011 You can't allocate variables or storage using the type while it is
4012 incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
4013
4014 This extension may not be very useful, but it makes the handling of
4015 @code{enum} more consistent with the way @code{struct} and @code{union}
4016 are handled.
4017
4018 This extension is not supported by GNU C++.
4019
4020 @node Function Names
4021 @section Function Names as Strings
4022 @cindex @code{__FUNCTION__} identifier
4023 @cindex @code{__PRETTY_FUNCTION__} identifier
4024 @cindex @code{__func__} identifier
4025
4026 GCC predefines two magic identifiers to hold the name of the current
4027 function.  The identifier @code{__FUNCTION__} holds the name of the function
4028 as it appears in the source.  The identifier @code{__PRETTY_FUNCTION__}
4029 holds the name of the function pretty printed in a language specific
4030 fashion.
4031
4032 These names are always the same in a C function, but in a C++ function
4033 they may be different.  For example, this program:
4034
4035 @smallexample
4036 extern "C" @{
4037 extern int printf (char *, ...);
4038 @}
4039
4040 class a @{
4041  public:
4042   sub (int i)
4043     @{
4044       printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
4045       printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
4046     @}
4047 @};
4048
4049 int
4050 main (void)
4051 @{
4052   a ax;
4053   ax.sub (0);
4054   return 0;
4055 @}
4056 @end smallexample
4057
4058 @noindent
4059 gives this output:
4060
4061 @smallexample
4062 __FUNCTION__ = sub
4063 __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
4064 @end smallexample
4065
4066 The compiler automagically replaces the identifiers with a string
4067 literal containing the appropriate name.  Thus, they are neither
4068 preprocessor macros, like @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, nor
4069 variables.  This means that they catenate with other string literals, and
4070 that they can be used to initialize char arrays.  For example
4071
4072 @smallexample
4073 char here[] = "Function " __FUNCTION__ " in " __FILE__;
4074 @end smallexample
4075
4076 On the other hand, @samp{#ifdef __FUNCTION__} does not have any special
4077 meaning inside a function, since the preprocessor does not do anything
4078 special with the identifier @code{__FUNCTION__}.
4079
4080 GCC also supports the magic word @code{__func__}, defined by the
4081 ISO standard C99:
4082
4083 @display
4084 The identifier @code{__func__} is implicitly declared by the translator
4085 as if, immediately following the opening brace of each function
4086 definition, the declaration
4087
4088 @smallexample
4089 static const char __func__[] = "function-name";
4090 @end smallexample
4091
4092 appeared, where function-name is the name of the lexically-enclosing
4093 function.  This name is the unadorned name of the function.
4094 @end display
4095
4096 By this definition, @code{__func__} is a variable, not a string literal.
4097 In particular, @code{__func__} does not catenate with other string
4098 literals.
4099
4100 In @code{C++}, @code{__FUNCTION__} and @code{__PRETTY_FUNCTION__} are
4101 variables, declared in the same way as @code{__func__}.
4102
4103 @node Return Address
4104 @section Getting the Return or Frame Address of a Function
4105
4106 These functions may be used to get information about the callers of a
4107 function.
4108
4109 @deftypefn {Built-in Function} {void *} __builtin_return_address (unsigned int @var{level})
4110 This function returns the return address of the current function, or of
4111 one of its callers.  The @var{level} argument is number of frames to
4112 scan up the call stack.  A value of @code{0} yields the return address
4113 of the current function, a value of @code{1} yields the return address
4114 of the caller of the current function, and so forth.
4115
4116 The @var{level} argument must be a constant integer.
4117
4118 On some machines it may be impossible to determine the return address of
4119 any function other than the current one; in such cases, or when the top
4120 of the stack has been reached, this function will return @code{0} or a
4121 random value. In addition, @code{__builtin_frame_address} may be used
4122 to determine if the top of the stack has been reached.
4123
4124 This function should only be used with a non-zero argument for debugging
4125 purposes.
4126 @end deftypefn
4127
4128 @deftypefn {Built-in Function} {void *} __builtin_frame_address (unsigned int @var{level})
4129 This function is similar to @code{__builtin_return_address}, but it
4130 returns the address of the function frame rather than the return address
4131 of the function.  Calling @code{__builtin_frame_address} with a value of
4132 @code{0} yields the frame address of the current function, a value of
4133 @code{1} yields the frame address of the caller of the current function,
4134 and so forth.
4135
4136 The frame is the area on the stack which holds local variables and saved
4137 registers.  The frame address is normally the address of the first word
4138 pushed on to the stack by the function.  However, the exact definition
4139 depends upon the processor and the calling convention.  If the processor
4140 has a dedicated frame pointer register, and the function has a frame,
4141 then @code{__builtin_frame_address} will return the value of the frame
4142 pointer register.
4143
4144 On some machines it may be impossible to determine the frame address of
4145 any function other than the current one; in such cases, or when the top
4146 of the stack has been reached, this function will return @code{0} if
4147 the first frame pointer is properly initialized by the startup code.
4148
4149 This function should only be used with a non-zero argument for debugging
4150 purposes.
4151 @end deftypefn
4152
4153 @node Vector Extensions
4154 @section Using vector instructions through built-in functions
4155
4156 On some targets, the instruction set contains SIMD vector instructions that
4157 operate on multiple values contained in one large register at the same time.
4158 For example, on the i386 the MMX, 3Dnow! and SSE extensions can be used
4159 this way.
4160
4161 The first step in using these extensions is to provide the necessary data
4162 types.  This should be done using an appropriate @code{typedef}:
4163
4164 @example
4165 typedef int v4si __attribute__ ((mode(V4SI)));
4166 @end example
4167
4168 The base type @code{int} is effectively ignored by the compiler, the
4169 actual properties of the new type @code{v4si} are defined by the
4170 @code{__attribute__}.  It defines the machine mode to be used; for vector
4171 types these have the form @code{V@var{n}@var{B}}; @var{n} should be the
4172 number of elements in the vector, and @var{B} should be the base mode of the
4173 individual elements.  The following can be used as base modes:
4174
4175 @table @code
4176 @item QI
4177 An integer that is as wide as the smallest addressable unit, usually 8 bits.
4178 @item HI
4179 An integer, twice as wide as a QI mode integer, usually 16 bits.
4180 @item SI
4181 An integer, four times as wide as a QI mode integer, usually 32 bits.
4182 @item DI
4183 An integer, eight times as wide as a QI mode integer, usually 64 bits.
4184 @item SF
4185 A floating point value, as wide as a SI mode integer, usually 32 bits.
4186 @item DF
4187 A floating point value, as wide as a DI mode integer, usually 64 bits.
4188 @end table
4189
4190 Not all base types or combinations are always valid; which modes can be used
4191 is determined by the target machine.  For example, if targetting the i386 MMX
4192 extensions, only @code{V8QI}, @code{V4HI} and @code{V2SI} are allowed modes.
4193
4194 There are no @code{V1xx} vector modes - they would be identical to the
4195 corresponding base mode.
4196
4197 There is no distinction between signed and unsigned vector modes.  This
4198 distinction is made by the operations that perform on the vectors, not
4199 by the data type.
4200
4201 The types defined in this manner are somewhat special, they cannot be
4202 used with most normal C operations (i.e., a vector addition can @emph{not}
4203 be represented by a normal addition of two vector type variables).  You
4204 can declare only variables and use them in function calls and returns, as
4205 well as in assignments and some casts.  It is possible to cast from one
4206 vector type to another, provided they are of the same size (in fact, you
4207 can also cast vectors to and from other datatypes of the same size).
4208
4209 A port that supports vector operations provides a set of built-in functions
4210 that can be used to operate on vectors.  For example, a function to add two
4211 vectors and multiply the result by a third could look like this:
4212
4213 @example
4214 v4si f (v4si a, v4si b, v4si c)
4215 @{
4216   v4si tmp = __builtin_addv4si (a, b);
4217   return __builtin_mulv4si (tmp, c);
4218 @}
4219
4220 @end example
4221
4222 @node Other Builtins
4223 @section Other built-in functions provided by GCC
4224 @cindex built-in functions
4225 @findex __builtin_isgreater
4226 @findex __builtin_isgreaterequal
4227 @findex __builtin_isless
4228 @findex __builtin_islessequal
4229 @findex __builtin_islessgreater
4230 @findex __builtin_isunordered
4231 @findex abort
4232 @findex abs
4233 @findex alloca
4234 @findex bcmp
4235 @findex bzero
4236 @findex cimag
4237 @findex cimagf
4238 @findex cimagl
4239 @findex conj
4240 @findex conjf
4241 @findex conjl
4242 @findex cos
4243 @findex cosf
4244 @findex cosl
4245 @findex creal
4246 @findex crealf
4247 @findex creall
4248 @findex exit
4249 @findex _exit
4250 @findex _Exit
4251 @findex fabs
4252 @findex fabsf
4253 @findex fabsl
4254 @findex ffs
4255 @findex fprintf
4256 @findex fputs
4257 @findex imaxabs
4258 @findex index
4259 @findex labs
4260 @findex llabs
4261 @findex memcmp
4262 @findex memcpy
4263 @findex memset
4264 @findex printf
4265 @findex rindex
4266 @findex sin
4267 @findex sinf
4268 @findex sinl
4269 @findex sqrt
4270 @findex sqrtf
4271 @findex sqrtl
4272 @findex strcat
4273 @findex strchr
4274 @findex strcmp
4275 @findex strcpy
4276 @findex strcspn
4277 @findex strlen
4278 @findex strncat
4279 @findex strncmp
4280 @findex strncpy
4281 @findex strpbrk
4282 @findex strrchr
4283 @findex strspn
4284 @findex strstr
4285
4286 GCC provides a large number of built-in functions other than the ones
4287 mentioned above.  Some of these are for internal use in the processing
4288 of exceptions or variable-length argument lists and will not be
4289 documented here because they may change from time to time; we do not
4290 recommend general use of these functions.
4291
4292 The remaining functions are provided for optimization purposes.
4293
4294 @opindex fno-builtin
4295 GCC includes built-in versions of many of the functions in the standard
4296 C library.  The versions prefixed with @code{__builtin_} will always be
4297 treated as having the same meaning as the C library function even if you
4298 specify the @option{-fno-builtin} option. (@pxref{C Dialect Options})
4299 Many of these functions are only optimized in certain cases; if they are
4300 not optimized in a particular case, a call to the library function will
4301 be emitted.
4302
4303 @opindex ansi
4304 @opindex std
4305 The functions @code{abort}, @code{exit}, @code{_Exit} and @code{_exit}
4306 are recognized and presumed not to return, but otherwise are not built
4307 in.  @code{_exit} is not recognized in strict ISO C mode (@option{-ansi},
4308 @option{-std=c89} or @option{-std=c99}).  @code{_Exit} is not recognized in
4309 strict C89 mode (@option{-ansi} or @option{-std=c89}).
4310
4311 Outside strict ISO C mode, the functions @code{alloca}, @code{bcmp},
4312 @code{bzero}, @code{index}, @code{rindex} and @code{ffs} may be handled
4313 as built-in functions.  All these functions have corresponding versions
4314 prefixed with @code{__builtin_}, which may be used even in strict C89
4315 mode.
4316
4317 The ISO C99 functions @code{conj}, @code{conjf}, @code{conjl},
4318 @code{creal}, @code{crealf}, @code{creall}, @code{cimag}, @code{cimagf},
4319 @code{cimagl}, @code{llabs} and @code{imaxabs} are handled as built-in
4320 functions except in strict ISO C89 mode.  There are also built-in
4321 versions of the ISO C99 functions @code{cosf}, @code{cosl},
4322 @code{fabsf}, @code{fabsl}, @code{sinf}, @code{sinl}, @code{sqrtf}, and
4323 @code{sqrtl}, that are recognized in any mode since ISO C89 reserves
4324 these names for the purpose to which ISO C99 puts them.  All these
4325 functions have corresponding versions prefixed with @code{__builtin_}.
4326
4327 The ISO C89 functions @code{abs}, @code{cos}, @code{fabs},
4328 @code{fprintf}, @code{fputs}, @code{labs}, @code{memcmp}, @code{memcpy},
4329 @code{memset}, @code{printf}, @code{sin}, @code{sqrt}, @code{strcat},
4330 @code{strchr}, @code{strcmp}, @code{strcpy}, @code{strcspn},
4331 @code{strlen}, @code{strncat}, @code{strncmp}, @code{strncpy},
4332 @code{strpbrk}, @code{strrchr}, @code{strspn}, and @code{strstr} are all
4333 recognized as built-in functions unless @option{-fno-builtin} is
4334 specified.  All of these functions have corresponding versions prefixed
4335 with @code{__builtin_}, except that the version for @code{sqrt} is
4336 called @code{__builtin_fsqrt}.
4337
4338 GCC provides built-in versions of the ISO C99 floating point comparison
4339 macros that avoid raising exceptions for unordered operands.  They have
4340 the same names as the standard macros ( @code{isgreater},
4341 @code{isgreaterequal}, @code{isless}, @code{islessequal},
4342 @code{islessgreater}, and @code{isunordered}) , with @code{__builtin_}
4343 prefixed.  We intend for a library implementor to be able to simply
4344 @code{#define} each standard macro to its built-in equivalent.
4345
4346 @deftypefn {Built-in Function} int __builtin_constant_p (@var{exp})
4347 You can use the built-in function @code{__builtin_constant_p} to
4348 determine if a value is known to be constant at compile-time and hence
4349 that GCC can perform constant-folding on expressions involving that
4350 value.  The argument of the function is the value to test.  The function
4351 returns the integer 1 if the argument is known to be a compile-time
4352 constant and 0 if it is not known to be a compile-time constant.  A
4353 return of 0 does not indicate that the value is @emph{not} a constant,
4354 but merely that GCC cannot prove it is a constant with the specified
4355 value of the @option{-O} option.
4356
4357 You would typically use this function in an embedded application where
4358 memory was a critical resource.  If you have some complex calculation,
4359 you may want it to be folded if it involves constants, but need to call
4360 a function if it does not.  For example:
4361
4362 @smallexample
4363 #define Scale_Value(X)      \
4364   (__builtin_constant_p (X) \
4365   ? ((X) * SCALE + OFFSET) : Scale (X))
4366 @end smallexample
4367
4368 You may use this built-in function in either a macro or an inline
4369 function.  However, if you use it in an inlined function and pass an
4370 argument of the function as the argument to the built-in, GCC will
4371 never return 1 when you call the inline function with a string constant
4372 or compound literal (@pxref{Compound Literals}) and will not return 1
4373 when you pass a constant numeric value to the inline function unless you
4374 specify the @option{-O} option.
4375
4376 You may also use @code{__builtin_constant_p} in initializers for static
4377 data.  For instance, you can write
4378
4379 @smallexample
4380 static const int table[] = @{
4381    __builtin_constant_p (EXPRESSION) ? (EXPRESSION) : -1,
4382    /* ... */
4383 @};
4384 @end smallexample
4385
4386 @noindent
4387 This is an acceptable initializer even if @var{EXPRESSION} is not a
4388 constant expression.  GCC must be more conservative about evaluating the
4389 built-in in this case, because it has no opportunity to perform
4390 optimization.
4391
4392 Previous versions of GCC did not accept this built-in in data
4393 initializers.  The earliest version where it is completely safe is
4394 3.0.1.
4395 @end deftypefn
4396
4397 @deftypefn {Built-in Function} long __builtin_expect (long @var{exp}, long @var{c})
4398 @opindex fprofile-arcs
4399 You may use @code{__builtin_expect} to provide the compiler with
4400 branch prediction information.  In general, you should prefer to
4401 use actual profile feedback for this (@option{-fprofile-arcs}), as
4402 programmers are notoriously bad at predicting how their programs
4403 actually perform.  However, there are applications in which this
4404 data is hard to collect.
4405
4406 The return value is the value of @var{exp}, which should be an
4407 integral expression.  The value of @var{c} must be a compile-time
4408 constant.  The semantics of the built-in are that it is expected
4409 that @var{exp} == @var{c}.  For example:
4410
4411 @smallexample
4412 if (__builtin_expect (x, 0))
4413   foo ();
4414 @end smallexample
4415
4416 @noindent
4417 would indicate that we do not expect to call @code{foo}, since
4418 we expect @code{x} to be zero.  Since you are limited to integral
4419 expressions for @var{exp}, you should use constructions such as
4420
4421 @smallexample
4422 if (__builtin_expect (ptr != NULL, 1))
4423   error ();
4424 @end smallexample
4425
4426 @noindent
4427 when testing pointer or floating-point values.
4428 @end deftypefn
4429
4430 @node Pragmas
4431 @section Pragmas Accepted by GCC
4432 @cindex pragmas
4433 @cindex #pragma
4434
4435 GCC supports several types of pragmas, primarily in order to compile
4436 code originally written for other compilers.  Note that in general
4437 we do not recommend the use of pragmas; @xref{Function Attributes},
4438 for further explanation.
4439
4440 @menu
4441 * ARM Pragmas::
4442 * Darwin Pragmas::
4443 @end menu
4444
4445 @node ARM Pragmas
4446 @subsection ARM Pragmas
4447
4448 The ARM target defines pragmas for controlling the default addition of
4449 @code{long_call} and @code{short_call} attributes to functions.
4450 @xref{Function Attributes}, for information about the effects of these
4451 attributes.
4452
4453 @table @code
4454 @item long_calls
4455 @cindex pragma, long_calls
4456 Set all subsequent functions to have the @code{long_call} attribute.
4457
4458 @item no_long_calls
4459 @cindex pragma, no_long_calls
4460 Set all subsequent functions to have the @code{short_call} attribute.
4461
4462 @item long_calls_off
4463 @cindex pragma, long_calls_off
4464 Do not affect the @code{long_call} or @code{short_call} attributes of
4465 subsequent functions.
4466 @end table
4467
4468 @c Describe c4x pragmas here.
4469 @c Describe h8300 pragmas here.
4470 @c Describe i370 pragmas here.
4471 @c Describe i960 pragmas here.
4472 @c Describe sh pragmas here.
4473 @c Describe v850 pragmas here.
4474
4475 @node Darwin Pragmas
4476 @subsection Darwin Pragmas
4477
4478 The following pragmas are available for all architectures running the
4479 Darwin operating system.  These are useful for compatibility with other
4480 MacOS compilers.
4481
4482 @table @code
4483 @item mark @var{tokens}@dots{}
4484 @cindex pragma, mark
4485 This pragma is accepted, but has no effect.
4486
4487 @item options align=@var{alignment}
4488 @cindex pragma, options align
4489 This pragma sets the alignment of fields in structures.  The values of
4490 @var{alignment} may be @code{mac68k}, to emulate m68k alignment, or
4491 @code{power}, to emulate PowerPC alignment.  Uses of this pragma nest
4492 properly; to restore the previous setting, use @code{reset} for the
4493 @var{alignment}.
4494
4495 @item segment @var{tokens}@dots{}
4496 @cindex pragma, segment
4497 This pragma is accepted, but has no effect.
4498
4499 @item unused (@var{var} [, @var{var}]@dots{})
4500 @cindex pragma, unused
4501 This pragma declares variables to be possibly unused.  GCC will not
4502 produce warnings for the listed variables.  The effect is similar to
4503 that of the @code{unused} attribute, except that this pragma may appear
4504 anywhere within the variables' scopes.
4505 @end table
4506
4507 @node Unnamed Fields
4508 @section Unnamed struct/union fields within structs/unions.
4509 @cindex struct
4510 @cindex union
4511
4512 For compatibility with other compilers, GCC allows you to define
4513 a structure or union that contains, as fields, structures and unions
4514 without names.  For example:
4515
4516 @example
4517 struct @{
4518   int a;
4519   union @{
4520     int b;
4521     float c;
4522   @};
4523   int d;
4524 @} foo;
4525 @end example
4526
4527 In this example, the user would be able to access members of the unnamed
4528 union with code like @samp{foo.b}.  Note that only unnamed structs and
4529 unions are allowed, you may not have, for example, an unnamed
4530 @code{int}.
4531
4532 You must never create such structures that cause ambiguous field definitions.
4533 For example, this structure:
4534
4535 @example
4536 struct @{
4537   int a;
4538   struct @{
4539     int a;
4540   @};
4541 @} foo;
4542 @end example
4543
4544 It is ambiguous which @code{a} is being referred to with @samp{foo.a}.
4545 Such constructs are not supported and must be avoided.  In the future,
4546 such constructs may be detected and treated as compilation errors.
4547
4548 @node C++ Extensions
4549 @chapter Extensions to the C++ Language
4550 @cindex extensions, C++ language
4551 @cindex C++ language extensions
4552
4553 The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and you
4554 can also use most of the C language extensions in your C++ programs).  If you
4555 want to write code that checks whether these features are available, you can
4556 test for the GNU compiler the same way as for C programs: check for a
4557 predefined macro @code{__GNUC__}.  You can also use @code{__GNUG__} to
4558 test specifically for GNU C++ (@pxref{Standard Predefined,,Standard
4559 Predefined Macros,cpp.info,The C Preprocessor}).
4560
4561 @menu
4562 * Min and Max::         C++ Minimum and maximum operators.
4563 * Volatiles::           What constitutes an access to a volatile object.
4564 * Restricted Pointers:: C99 restricted pointers and references.
4565 * Vague Linkage::       Where G++ puts inlines, vtables and such.
4566 * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
4567                         declarations and definitions.
4568 * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
4569                         each needed template instantiation is emitted.
4570 * Bound member functions:: You can extract a function pointer to the
4571                         method denoted by a @samp{->*} or @samp{.*} expression.
4572 * C++ Attributes::      Variable, function, and type attributes for C++ only.
4573 * Java Exceptions::     Tweaking exception handling to work with Java.
4574 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
4575 * Backwards Compatibility:: Compatibilities with earlier definitions of C++.
4576 @end menu
4577
4578 @node Min and Max
4579 @section Minimum and Maximum Operators in C++
4580
4581 It is very convenient to have operators which return the ``minimum'' or the
4582 ``maximum'' of two arguments.  In GNU C++ (but not in GNU C),
4583
4584 @table @code
4585 @item @var{a} <? @var{b}
4586 @findex <?
4587 @cindex minimum operator
4588 is the @dfn{minimum}, returning the smaller of the numeric values
4589 @var{a} and @var{b};
4590
4591 @item @var{a} >? @var{b}
4592 @findex >?
4593 @cindex maximum operator
4594 is the @dfn{maximum}, returning the larger of the numeric values @var{a}
4595 and @var{b}.
4596 @end table
4597
4598 These operations are not primitive in ordinary C++, since you can
4599 use a macro to return the minimum of two things in C++, as in the
4600 following example.
4601
4602 @example
4603 #define MIN(X,Y) ((X) < (Y) ? : (X) : (Y))
4604 @end example
4605
4606 @noindent
4607 You might then use @w{@samp{int min = MIN (i, j);}} to set @var{min} to
4608 the minimum value of variables @var{i} and @var{j}.
4609
4610 However, side effects in @code{X} or @code{Y} may cause unintended
4611 behavior.  For example, @code{MIN (i++, j++)} will fail, incrementing
4612 the smaller counter twice.  A GNU C extension allows you to write safe
4613 macros that avoid this kind of problem (@pxref{Naming Types,,Naming an
4614 Expression's Type}).  However, writing @code{MIN} and @code{MAX} as
4615 macros also forces you to use function-call notation for a
4616 fundamental arithmetic operation.  Using GNU C++ extensions, you can
4617 write @w{@samp{int min = i <? j;}} instead.
4618
4619 Since @code{<?} and @code{>?} are built into the compiler, they properly
4620 handle expressions with side-effects;  @w{@samp{int min = i++ <? j++;}}
4621 works correctly.
4622
4623 @node Volatiles
4624 @section When is a Volatile Object Accessed?
4625 @cindex accessing volatiles
4626 @cindex volatile read
4627 @cindex volatile write
4628 @cindex volatile access
4629
4630 Both the C and C++ standard have the concept of volatile objects.  These
4631 are normally accessed by pointers and used for accessing hardware.  The
4632 standards encourage compilers to refrain from optimizations
4633 concerning accesses to volatile objects that it might perform on
4634 non-volatile objects.  The C standard leaves it implementation defined
4635 as to what constitutes a volatile access.  The C++ standard omits to
4636 specify this, except to say that C++ should behave in a similar manner
4637 to C with respect to volatiles, where possible.  The minimum either
4638 standard specifies is that at a sequence point all previous accesses to
4639 volatile objects have stabilized and no subsequent accesses have
4640 occurred.  Thus an implementation is free to reorder and combine
4641 volatile accesses which occur between sequence points, but cannot do so
4642 for accesses across a sequence point.  The use of volatiles does not
4643 allow you to violate the restriction on updating objects multiple times
4644 within a sequence point.
4645
4646 In most expressions, it is intuitively obvious what is a read and what is
4647 a write.  For instance
4648
4649 @example
4650 volatile int *dst = @var{somevalue};
4651 volatile int *src = @var{someothervalue};
4652 *dst = *src;
4653 @end example
4654
4655 @noindent
4656 will cause a read of the volatile object pointed to by @var{src} and stores the
4657 value into the volatile object pointed to by @var{dst}.  There is no
4658 guarantee that these reads and writes are atomic, especially for objects
4659 larger than @code{int}.
4660
4661 Less obvious expressions are where something which looks like an access
4662 is used in a void context.  An example would be,
4663
4664 @example
4665 volatile int *src = @var{somevalue};
4666 *src;
4667 @end example
4668
4669 With C, such expressions are rvalues, and as rvalues cause a read of
4670 the object, GCC interprets this as a read of the volatile being pointed
4671 to.  The C++ standard specifies that such expressions do not undergo
4672 lvalue to rvalue conversion, and that the type of the dereferenced
4673 object may be incomplete.  The C++ standard does not specify explicitly
4674 that it is this lvalue to rvalue conversion which is responsible for
4675 causing an access.  However, there is reason to believe that it is,
4676 because otherwise certain simple expressions become undefined.  However,
4677 because it would surprise most programmers, G++ treats dereferencing a
4678 pointer to volatile object of complete type in a void context as a read
4679 of the object.  When the object has incomplete type, G++ issues a
4680 warning.
4681
4682 @example
4683 struct S;
4684 struct T @{int m;@};
4685 volatile S *ptr1 = @var{somevalue};
4686 volatile T *ptr2 = @var{somevalue};
4687 *ptr1;
4688 *ptr2;
4689 @end example
4690
4691 In this example, a warning is issued for @code{*ptr1}, and @code{*ptr2}
4692 causes a read of the object pointed to.  If you wish to force an error on
4693 the first case, you must force a conversion to rvalue with, for instance
4694 a static cast, @code{static_cast<S>(*ptr1)}.
4695
4696 When using a reference to volatile, G++ does not treat equivalent
4697 expressions as accesses to volatiles, but instead issues a warning that
4698 no volatile is accessed.  The rationale for this is that otherwise it
4699 becomes difficult to determine where volatile access occur, and not
4700 possible to ignore the return value from functions returning volatile
4701 references.  Again, if you wish to force a read, cast the reference to
4702 an rvalue.
4703
4704 @node Restricted Pointers
4705 @section Restricting Pointer Aliasing
4706 @cindex restricted pointers
4707 @cindex restricted references
4708 @cindex restricted this pointer
4709
4710 As with gcc, g++ understands the C99 feature of restricted pointers,
4711 specified with the @code{__restrict__}, or @code{__restrict} type
4712 qualifier.  Because you cannot compile C++ by specifying the @option{-std=c99}
4713 language flag, @code{restrict} is not a keyword in C++.
4714
4715 In addition to allowing restricted pointers, you can specify restricted
4716 references, which indicate that the reference is not aliased in the local
4717 context.
4718
4719 @example
4720 void fn (int *__restrict__ rptr, int &__restrict__ rref)
4721 @{
4722   @dots{}
4723 @}
4724 @end example
4725
4726 @noindent
4727 In the body of @code{fn}, @var{rptr} points to an unaliased integer and
4728 @var{rref} refers to a (different) unaliased integer.
4729
4730 You may also specify whether a member function's @var{this} pointer is
4731 unaliased by using @code{__restrict__} as a member function qualifier.
4732
4733 @example
4734 void T::fn () __restrict__
4735 @{
4736   @dots{}
4737 @}
4738 @end example
4739
4740 @noindent
4741 Within the body of @code{T::fn}, @var{this} will have the effective
4742 definition @code{T *__restrict__ const this}.  Notice that the
4743 interpretation of a @code{__restrict__} member function qualifier is
4744 different to that of @code{const} or @code{volatile} qualifier, in that it
4745 is applied to the pointer rather than the object.  This is consistent with
4746 other compilers which implement restricted pointers.
4747
4748 As with all outermost parameter qualifiers, @code{__restrict__} is
4749 ignored in function definition matching.  This means you only need to
4750 specify @code{__restrict__} in a function definition, rather than
4751 in a function prototype as well.
4752
4753 @node Vague Linkage
4754 @section Vague Linkage
4755 @cindex vague linkage
4756
4757 There are several constructs in C++ which require space in the object
4758 file but are not clearly tied to a single translation unit.  We say that
4759 these constructs have ``vague linkage''.  Typically such constructs are
4760 emitted wherever they are needed, though sometimes we can be more
4761 clever.
4762
4763 @table @asis
4764 @item Inline Functions
4765 Inline functions are typically defined in a header file which can be
4766 included in many different compilations.  Hopefully they can usually be
4767 inlined, but sometimes an out-of-line copy is necessary, if the address
4768 of the function is taken or if inlining fails.  In general, we emit an
4769 out-of-line copy in all translation units where one is needed.  As an
4770 exception, we only emit inline virtual functions with the vtable, since
4771 it will always require a copy.
4772
4773 Local static variables and string constants used in an inline function
4774 are also considered to have vague linkage, since they must be shared
4775 between all inlined and out-of-line instances of the function.
4776
4777 @item VTables
4778 @cindex vtable
4779 C++ virtual functions are implemented in most compilers using a lookup
4780 table, known as a vtable.  The vtable contains pointers to the virtual
4781 functions provided by a class, and each object of the class contains a
4782 pointer to its vtable (or vtables, in some multiple-inheritance
4783 situations).  If the class declares any non-inline, non-pure virtual
4784 functions, the first one is chosen as the ``key method'' for the class,
4785 and the vtable is only emitted in the translation unit where the key
4786 method is defined.
4787
4788 @emph{Note:} If the chosen key method is later defined as inline, the
4789 vtable will still be emitted in every translation unit which defines it.
4790 Make sure that any inline virtuals are declared inline in the class
4791 body, even if they are not defined there.
4792
4793 @item type_info objects
4794 @cindex type_info
4795 @cindex RTTI
4796 C++ requires information about types to be written out in order to
4797 implement @samp{dynamic_cast}, @samp{typeid} and exception handling.
4798 For polymorphic classes (classes with virtual functions), the type_info
4799 object is written out along with the vtable so that @samp{dynamic_cast}
4800 can determine the dynamic type of a class object at runtime.  For all
4801 other types, we write out the type_info object when it is used: when
4802 applying @samp{typeid} to an expression, throwing an object, or
4803 referring to a type in a catch clause or exception specification.
4804
4805 @item Template Instantiations
4806 Most everything in this section also applies to template instantiations,
4807 but there are other options as well.
4808 @xref{Template Instantiation,,Where's the Template?}.
4809
4810 @end table
4811
4812 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
4813 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, duplicate copies of
4814 these constructs will be discarded at link time.  This is known as
4815 COMDAT support.
4816
4817 On targets that don't support COMDAT, but do support weak symbols, GCC
4818 will use them.  This way one copy will override all the others, but
4819 the unused copies will still take up space in the executable.
4820
4821 For targets which do not support either COMDAT or weak symbols,
4822 most entities with vague linkage will be emitted as local symbols to
4823 avoid duplicate definition errors from the linker.  This will not happen
4824 for local statics in inlines, however, as having multiple copies will
4825 almost certainly break things.
4826
4827 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
4828 another way to control placement of these constructs.
4829
4830 @node C++ Interface
4831 @section Declarations and Definitions in One Header
4832
4833 @cindex interface and implementation headers, C++
4834 @cindex C++ interface and implementation headers
4835 C++ object definitions can be quite complex.  In principle, your source
4836 code will need two kinds of things for each object that you use across
4837 more than one source file.  First, you need an @dfn{interface}
4838 specification, describing its structure with type declarations and
4839 function prototypes.  Second, you need the @dfn{implementation} itself.
4840 It can be tedious to maintain a separate interface description in a
4841 header file, in parallel to the actual implementation.  It is also
4842 dangerous, since separate interface and implementation definitions may
4843 not remain parallel.
4844
4845 @cindex pragmas, interface and implementation
4846 With GNU C++, you can use a single header file for both purposes.
4847
4848 @quotation
4849 @emph{Warning:} The mechanism to specify this is in transition.  For the
4850 nonce, you must use one of two @code{#pragma} commands; in a future
4851 release of GNU C++, an alternative mechanism will make these
4852 @code{#pragma} commands unnecessary.
4853 @end quotation
4854
4855 The header file contains the full definitions, but is marked with
4856 @samp{#pragma interface} in the source code.  This allows the compiler
4857 to use the header file only as an interface specification when ordinary
4858 source files incorporate it with @code{#include}.  In the single source
4859 file where the full implementation belongs, you can use either a naming
4860 convention or @samp{#pragma implementation} to indicate this alternate
4861 use of the header file.
4862
4863 @table @code
4864 @item #pragma interface
4865 @itemx #pragma interface "@var{subdir}/@var{objects}.h"
4866 @kindex #pragma interface
4867 Use this directive in @emph{header files} that define object classes, to save
4868 space in most of the object files that use those classes.  Normally,
4869 local copies of certain information (backup copies of inline member
4870 functions, debugging information, and the internal tables that implement
4871 virtual functions) must be kept in each object file that includes class
4872 definitions.  You can use this pragma to avoid such duplication.  When a
4873 header file containing @samp{#pragma interface} is included in a
4874 compilation, this auxiliary information will not be generated (unless
4875 the main input source file itself uses @samp{#pragma implementation}).
4876 Instead, the object files will contain references to be resolved at link
4877 time.
4878
4879 The second form of this directive is useful for the case where you have
4880 multiple headers with the same name in different directories.  If you
4881 use this form, you must specify the same string to @samp{#pragma
4882 implementation}.
4883
4884 @item #pragma implementation
4885 @itemx #pragma implementation "@var{objects}.h"
4886 @kindex #pragma implementation
4887 Use this pragma in a @emph{main input file}, when you want full output from
4888 included header files to be generated (and made globally visible).  The
4889 included header file, in turn, should use @samp{#pragma interface}.
4890 Backup copies of inline member functions, debugging information, and the
4891 internal tables used to implement virtual functions are all generated in
4892 implementation files.
4893
4894 @cindex implied @code{#pragma implementation}
4895 @cindex @code{#pragma implementation}, implied
4896 @cindex naming convention, implementation headers
4897 If you use @samp{#pragma implementation} with no argument, it applies to
4898 an include file with the same basename@footnote{A file's @dfn{basename}
4899 was the name stripped of all leading path information and of trailing
4900 suffixes, such as @samp{.h} or @samp{.C} or @samp{.cc}.} as your source
4901 file.  For example, in @file{allclass.cc}, giving just
4902 @samp{#pragma implementation}
4903 by itself is equivalent to @samp{#pragma implementation "allclass.h"}.
4904
4905 In versions of GNU C++ prior to 2.6.0 @file{allclass.h} was treated as
4906 an implementation file whenever you would include it from
4907 @file{allclass.cc} even if you never specified @samp{#pragma
4908 implementation}.  This was deemed to be more trouble than it was worth,
4909 however, and disabled.
4910
4911 If you use an explicit @samp{#pragma implementation}, it must appear in
4912 your source file @emph{before} you include the affected header files.
4913
4914 Use the string argument if you want a single implementation file to
4915 include code from multiple header files.  (You must also use
4916 @samp{#include} to include the header file; @samp{#pragma
4917 implementation} only specifies how to use the file---it doesn't actually
4918 include it.)
4919
4920 There is no way to split up the contents of a single header file into
4921 multiple implementation files.
4922 @end table
4923
4924 @cindex inlining and C++ pragmas
4925 @cindex C++ pragmas, effect on inlining
4926 @cindex pragmas in C++, effect on inlining
4927 @samp{#pragma implementation} and @samp{#pragma interface} also have an
4928 effect on function inlining.
4929
4930 If you define a class in a header file marked with @samp{#pragma
4931 interface}, the effect on a function defined in that class is similar to
4932 an explicit @code{extern} declaration---the compiler emits no code at
4933 all to define an independent version of the function.  Its definition
4934 is used only for inlining with its callers.
4935
4936 @opindex fno-implement-inlines
4937 Conversely, when you include the same header file in a main source file
4938 that declares it as @samp{#pragma implementation}, the compiler emits
4939 code for the function itself; this defines a version of the function
4940 that can be found via pointers (or by callers compiled without
4941 inlining).  If all calls to the function can be inlined, you can avoid
4942 emitting the function by compiling with @option{-fno-implement-inlines}.
4943 If any calls were not inlined, you will get linker errors.
4944
4945 @node Template Instantiation
4946 @section Where's the Template?
4947
4948 @cindex template instantiation
4949
4950 C++ templates are the first language feature to require more
4951 intelligence from the environment than one usually finds on a UNIX
4952 system.  Somehow the compiler and linker have to make sure that each
4953 template instance occurs exactly once in the executable if it is needed,
4954 and not at all otherwise.  There are two basic approaches to this
4955 problem, which I will refer to as the Borland model and the Cfront model.
4956
4957 @table @asis
4958 @item Borland model
4959 Borland C++ solved the template instantiation problem by adding the code
4960 equivalent of common blocks to their linker; the compiler emits template
4961 instances in each translation unit that uses them, and the linker
4962 collapses them together.  The advantage of this model is that the linker
4963 only has to consider the object files themselves; there is no external
4964 complexity to worry about.  This disadvantage is that compilation time
4965 is increased because the template code is being compiled repeatedly.
4966 Code written for this model tends to include definitions of all
4967 templates in the header file, since they must be seen to be
4968 instantiated.
4969
4970 @item Cfront model
4971 The AT&T C++ translator, Cfront, solved the template instantiation
4972 problem by creating the notion of a template repository, an
4973 automatically maintained place where template instances are stored.  A
4974 more modern version of the repository works as follows: As individual
4975 object files are built, the compiler places any template definitions and
4976 instantiations encountered in the repository.  At link time, the link
4977 wrapper adds in the objects in the repository and compiles any needed
4978 instances that were not previously emitted.  The advantages of this
4979 model are more optimal compilation speed and the ability to use the
4980 system linker; to implement the Borland model a compiler vendor also
4981 needs to replace the linker.  The disadvantages are vastly increased
4982 complexity, and thus potential for error; for some code this can be
4983 just as transparent, but in practice it can been very difficult to build
4984 multiple programs in one directory and one program in multiple
4985 directories.  Code written for this model tends to separate definitions
4986 of non-inline member templates into a separate file, which should be
4987 compiled separately.
4988 @end table
4989
4990 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
4991 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, g++ supports the
4992 Borland model.  On other systems, g++ implements neither automatic
4993 model.
4994
4995 A future version of g++ will support a hybrid model whereby the compiler
4996 will emit any instantiations for which the template definition is
4997 included in the compile, and store template definitions and
4998 instantiation context information into the object file for the rest.
4999 The link wrapper will extract that information as necessary and invoke
5000 the compiler to produce the remaining instantiations.  The linker will
5001 then combine duplicate instantiations.
5002
5003 In the mean time, you have the following options for dealing with
5004 template instantiations:
5005
5006 @enumerate
5007 @item
5008 @opindex frepo
5009 Compile your template-using code with @option{-frepo}.  The compiler will
5010 generate files with the extension @samp{.rpo} listing all of the
5011 template instantiations used in the corresponding object files which
5012 could be instantiated there; the link wrapper, @samp{collect2}, will
5013 then update the @samp{.rpo} files to tell the compiler where to place
5014 those instantiations and rebuild any affected object files.  The
5015 link-time overhead is negligible after the first pass, as the compiler
5016 will continue to place the instantiations in the same files.
5017
5018 This is your best option for application code written for the Borland
5019 model, as it will just work.  Code written for the Cfront model will
5020 need to be modified so that the template definitions are available at
5021 one or more points of instantiation; usually this is as simple as adding
5022 @code{#include <tmethods.cc>} to the end of each template header.
5023
5024 For library code, if you want the library to provide all of the template
5025 instantiations it needs, just try to link all of its object files
5026 together; the link will fail, but cause the instantiations to be
5027 generated as a side effect.  Be warned, however, that this may cause
5028 conflicts if multiple libraries try to provide the same instantiations.
5029 For greater control, use explicit instantiation as described in the next
5030 option.
5031
5032 @item
5033 @opindex fno-implicit-templates
5034 Compile your code with @option{-fno-implicit-templates} to disable the
5035 implicit generation of template instances, and explicitly instantiate
5036 all the ones you use.  This approach requires more knowledge of exactly
5037 which instances you need than do the others, but it's less
5038 mysterious and allows greater control.  You can scatter the explicit
5039 instantiations throughout your program, perhaps putting them in the
5040 translation units where the instances are used or the translation units
5041 that define the templates themselves; you can put all of the explicit
5042 instantiations you need into one big file; or you can create small files
5043 like
5044
5045 @example
5046 #include "Foo.h"
5047 #include "Foo.cc"
5048
5049 template class Foo<int>;
5050 template ostream& operator <<
5051                 (ostream&, const Foo<int>&);
5052 @end example
5053
5054 for each of the instances you need, and create a template instantiation
5055 library from those.
5056
5057 If you are using Cfront-model code, you can probably get away with not
5058 using @option{-fno-implicit-templates} when compiling files that don't
5059 @samp{#include} the member template definitions.
5060
5061 If you use one big file to do the instantiations, you may want to
5062 compile it without @option{-fno-implicit-templates} so you get all of the
5063 instances required by your explicit instantiations (but not by any
5064 other files) without having to specify them as well.
5065
5066 g++ has extended the template instantiation syntax outlined in the
5067 Working Paper to allow forward declaration of explicit instantiations
5068 (with @code{extern}), instantiation of the compiler support data for a
5069 template class (i.e.@: the vtable) without instantiating any of its
5070 members (with @code{inline}), and instantiation of only the static data
5071 members of a template class, without the support data or member
5072 functions (with (@code{static}):
5073
5074 @example
5075 extern template int max (int, int);
5076 inline template class Foo<int>;
5077 static template class Foo<int>;
5078 @end example
5079
5080 @item
5081 Do nothing.  Pretend g++ does implement automatic instantiation
5082 management.  Code written for the Borland model will work fine, but
5083 each translation unit will contain instances of each of the templates it
5084 uses.  In a large program, this can lead to an unacceptable amount of code
5085 duplication.
5086
5087 @item
5088 @opindex fexternal-templates
5089 Add @samp{#pragma interface} to all files containing template
5090 definitions.  For each of these files, add @samp{#pragma implementation
5091 "@var{filename}"} to the top of some @samp{.C} file which
5092 @samp{#include}s it.  Then compile everything with
5093 @option{-fexternal-templates}.  The templates will then only be expanded
5094 in the translation unit which implements them (i.e.@: has a @samp{#pragma
5095 implementation} line for the file where they live); all other files will
5096 use external references.  If you're lucky, everything should work
5097 properly.  If you get undefined symbol errors, you need to make sure
5098 that each template instance which is used in the program is used in the
5099 file which implements that template.  If you don't have any use for a
5100 particular instance in that file, you can just instantiate it
5101 explicitly, using the syntax from the latest C++ working paper:
5102
5103 @example
5104 template class A<int>;
5105 template ostream& operator << (ostream&, const A<int>&);
5106 @end example
5107
5108 This strategy will work with code written for either model.  If you are
5109 using code written for the Cfront model, the file containing a class
5110 template and the file containing its member templates should be
5111 implemented in the same translation unit.
5112
5113 @item
5114 @opindex falt-external-templates
5115 A slight variation on this approach is to use the flag
5116 @option{-falt-external-templates} instead.  This flag causes template
5117 instances to be emitted in the translation unit that implements the
5118 header where they are first instantiated, rather than the one which
5119 implements the file where the templates are defined.  This header must
5120 be the same in all translation units, or things are likely to break.
5121
5122 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
5123 more discussion of these pragmas.
5124 @end enumerate
5125
5126 @node Bound member functions
5127 @section Extracting the function pointer from a bound pointer to member function
5128
5129 @cindex pmf
5130 @cindex pointer to member function
5131 @cindex bound pointer to member function
5132
5133 In C++, pointer to member functions (PMFs) are implemented using a wide
5134 pointer of sorts to handle all the possible call mechanisms; the PMF
5135 needs to store information about how to adjust the @samp{this} pointer,
5136 and if the function pointed to is virtual, where to find the vtable, and
5137 where in the vtable to look for the member function.  If you are using
5138 PMFs in an inner loop, you should really reconsider that decision.  If
5139 that is not an option, you can extract the pointer to the function that
5140 would be called for a given object/PMF pair and call it directly inside
5141 the inner loop, to save a bit of time.
5142
5143 Note that you will still be paying the penalty for the call through a
5144 function pointer; on most modern architectures, such a call defeats the
5145 branch prediction features of the CPU@.  This is also true of normal
5146 virtual function calls.
5147
5148 The syntax for this extension is
5149
5150 @example
5151 extern A a;
5152 extern int (A::*fp)();
5153 typedef int (*fptr)(A *);
5154
5155 fptr p = (fptr)(a.*fp);
5156 @end example
5157
5158 For PMF constants (i.e.@: expressions of the form @samp{&Klasse::Member}),
5159 no object is needed to obtain the address of the function.  They can be
5160 converted to function pointers directly:
5161
5162 @example
5163 fptr p1 = (fptr)(&A::foo);
5164 @end example
5165
5166 @opindex Wno-pmf-conversions
5167 You must specify @option{-Wno-pmf-conversions} to use this extension.
5168
5169 @node C++ Attributes
5170 @section C++-Specific Variable, Function, and Type Attributes
5171
5172 Some attributes only make sense for C++ programs.
5173
5174 @table @code
5175 @item init_priority (@var{priority})
5176 @cindex init_priority attribute
5177
5178
5179 In Standard C++, objects defined at namespace scope are guaranteed to be
5180 initialized in an order in strict accordance with that of their definitions
5181 @emph{in a given translation unit}.  No guarantee is made for initializations
5182 across translation units.  However, GNU C++ allows users to control the
5183 order of initialization of objects defined at namespace scope with the
5184 @code{init_priority} attribute by specifying a relative @var{priority},
5185 a constant integral expression currently bounded between 101 and 65535
5186 inclusive.  Lower numbers indicate a higher priority.
5187
5188 In the following example, @code{A} would normally be created before
5189 @code{B}, but the @code{init_priority} attribute has reversed that order:
5190
5191 @example
5192 Some_Class  A  __attribute__ ((init_priority (2000)));
5193 Some_Class  B  __attribute__ ((init_priority (543)));
5194 @end example
5195
5196 @noindent
5197 Note that the particular values of @var{priority} do not matter; only their
5198 relative ordering.
5199
5200 @item java_interface
5201 @cindex java_interface attribute
5202
5203 This type attribute informs C++ that the class is a Java interface.  It may
5204 only be applied to classes declared within an @code{extern "Java"} block.
5205 Calls to methods declared in this interface will be dispatched using GCJ's
5206 interface table mechanism, instead of regular virtual table dispatch.
5207
5208 @end table
5209
5210 @node Java Exceptions
5211 @section Java Exceptions
5212
5213 The Java language uses a slightly different exception handling model
5214 from C++.  Normally, GNU C++ will automatically detect when you are
5215 writing C++ code that uses Java exceptions, and handle them
5216 appropriately.  However, if C++ code only needs to execute destructors
5217 when Java exceptions are thrown through it, GCC will guess incorrectly.
5218 Sample problematic code is:
5219
5220 @example
5221   struct S @{ ~S(); @};
5222   extern void bar();    // is written in Java, and may throw exceptions
5223   void foo()
5224   @{
5225     S s;
5226     bar();
5227   @}
5228 @end example
5229
5230 @noindent
5231 The usual effect of an incorrect guess is a link failure, complaining of
5232 a missing routine called @samp{__gxx_personality_v0}.
5233
5234 You can inform the compiler that Java exceptions are to be used in a
5235 translation unit, irrespective of what it might think, by writing
5236 @samp{@w{#pragma GCC java_exceptions}} at the head of the file.  This
5237 @samp{#pragma} must appear before any functions that throw or catch
5238 exceptions, or run destructors when exceptions are thrown through them.
5239
5240 You cannot mix Java and C++ exceptions in the same translation unit.  It
5241 is believed to be safe to throw a C++ exception from one file through
5242 another file compiled for the Java exception model, or vice versa, but
5243 there may be bugs in this area.
5244
5245 @node Deprecated Features
5246 @section Deprecated Features
5247
5248 In the past, the GNU C++ compiler was extended to experiment with new
5249 features, at a time when the C++ language was still evolving.  Now that
5250 the C++ standard is complete, some of those features are superseded by
5251 superior alternatives.  Using the old features might cause a warning in
5252 some cases that the feature will be dropped in the future.  In other
5253 cases, the feature might be gone already.
5254
5255 While the list below is not exhaustive, it documents some of the options
5256 that are now deprecated:
5257
5258 @table @code
5259 @item -fexternal-templates
5260 @itemx -falt-external-templates
5261 These are two of the many ways for g++ to implement template
5262 instantiation.  @xref{Template Instantiation}.  The C++ standard clearly
5263 defines how template definitions have to be organized across
5264 implementation units.  g++ has an implicit instantiation mechanism that
5265 should work just fine for standard-conforming code.
5266
5267 @item -fstrict-prototype
5268 @itemx -fno-strict-prototype
5269 Previously it was possible to use an empty prototype parameter list to
5270 indicate an unspecified number of parameters (like C), rather than no
5271 parameters, as C++ demands.  This feature has been removed, except where
5272 it is required for backwards compatibility @xref{Backwards Compatibility}.
5273 @end table
5274
5275 The named return value extension has been deprecated, and will be
5276 removed from g++ at some point.
5277
5278 The use of initializer lists with new expressions has been deprecated,
5279 and will be removed from g++ at some point.
5280
5281 @node Backwards Compatibility
5282 @section Backwards Compatibility
5283 @cindex Backwards Compatibility
5284 @cindex ARM [Annotated C++ Reference Manual]
5285
5286 Now that there is a definitive ISO standard C++, G++ has a specification
5287 to adhere to.  The C++ language evolved over time, and features that
5288 used to be acceptable in previous drafts of the standard, such as the ARM
5289 [Annotated C++ Reference Manual], are no longer accepted.  In order to allow
5290 compilation of C++ written to such drafts, G++ contains some backwards
5291 compatibilities.  @emph{All such backwards compatibility features are
5292 liable to disappear in future versions of G++.} They should be considered
5293 deprecated @xref{Deprecated Features}.
5294
5295 @table @code
5296 @item For scope
5297 If a variable is declared at for scope, it used to remain in scope until
5298 the end of the scope which contained the for statement (rather than just
5299 within the for scope).  G++ retains this, but issues a warning, if such a
5300 variable is accessed outside the for scope.
5301
5302 @item implicit C language
5303 Old C system header files did not contain an @code{extern "C" @{@dots{}@}}
5304 scope to set the language.  On such systems, all header files are
5305 implicitly scoped inside a C language scope.  Also, an empty prototype
5306 @code{()} will be treated as an unspecified number of arguments, rather
5307 than no arguments, as C++ demands.
5308 @end table