OSDN Git Service

* alpha/alpha.h (TARGET_WINDOWS_NT, TARGET_OPEN_VMS): Just make them
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / extend.texi
1 @c Copyright (C) 1988,89,92,93,94,96 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 Extensions
6 @chapter Extensions to the C Language Family
7 @cindex extensions, C language
8 @cindex C language extensions
9
10 GNU C provides several language features not found in ANSI standard C.
11 (The @samp{-pedantic} option directs GNU CC to print a warning message if
12 any of these features is used.)  To test for the availability of these
13 features in conditional compilation, check for a predefined macro
14 @code{__GNUC__}, which is always defined under GNU CC.
15
16 These extensions are available in C and Objective C.  Most of them are
17 also available in C++.  @xref{C++ Extensions,,Extensions to the
18 C++ Language}, for extensions that apply @emph{only} to C++.
19
20 @c The only difference between the two versions of this menu is that the
21 @c version for clear INTERNALS has an extra node, "Constraints" (which
22 @c appears in a separate chapter in the other version of the manual).
23 @ifset INTERNALS
24 @menu
25 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
26 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
27 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
28 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
29 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
30 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
31 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
32 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
33 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
34 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
35 * Complex::             Data types for complex numbers.
36 * Zero Length::         Zero-length arrays.
37 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
38 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
39 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
40 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
41 * Initializers::        Non-constant initializers.
42 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
43                          or arrays as values.
44 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
45 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
46 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
47 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
48                          or that they can never return.
49 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
50 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
51 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
52 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
53 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
54 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
55 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
56 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
57 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
58                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
59 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
60 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
61 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
62 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
63 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
64                          function.
65 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
66 @end menu
67 @end ifset
68 @ifclear INTERNALS
69 @menu
70 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
71 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
72 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
73 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
74 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
75 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
76 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
77 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
78 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
79 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
80 * Complex::             Data types for complex numbers.
81 * Zero Length::         Zero-length arrays.
82 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
83 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
84 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
85 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
86 * Initializers::        Non-constant initializers.
87 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
88                          or arrays as values.
89 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
90 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
91 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
92 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
93                          or that they can never return.
94 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
95 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
96 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
97 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
98 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
99 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
100 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
101 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
102 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
103                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
104 * Constraints::         Constraints for asm operands
105 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
106 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
107 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
108 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
109 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
110                          function.
111 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
112 @end menu
113 @end ifclear
114
115 @node Statement Exprs
116 @section Statements and Declarations in Expressions
117 @cindex statements inside expressions
118 @cindex declarations inside expressions
119 @cindex expressions containing statements
120 @cindex macros, statements in expressions
121
122 @c the above section title wrapped and causes an underfull hbox.. i
123 @c changed it from "within" to "in". --mew 4feb93
124
125 A compound statement enclosed in parentheses may appear as an expression
126 in GNU C.  This allows you to use loops, switches, and local variables
127 within an expression.
128
129 Recall that a compound statement is a sequence of statements surrounded
130 by braces; in this construct, parentheses go around the braces.  For
131 example:
132
133 @example
134 (@{ int y = foo (); int z;
135    if (y > 0) z = y;
136    else z = - y;
137    z; @})
138 @end example
139
140 @noindent
141 is a valid (though slightly more complex than necessary) expression
142 for the absolute value of @code{foo ()}.
143
144 The last thing in the compound statement should be an expression
145 followed by a semicolon; the value of this subexpression serves as the
146 value of the entire construct.  (If you use some other kind of statement
147 last within the braces, the construct has type @code{void}, and thus
148 effectively no value.)
149
150 This feature is especially useful in making macro definitions ``safe'' (so
151 that they evaluate each operand exactly once).  For example, the
152 ``maximum'' function is commonly defined as a macro in standard C as
153 follows:
154
155 @example
156 #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
157 @end example
158
159 @noindent
160 @cindex side effects, macro argument
161 But this definition computes either @var{a} or @var{b} twice, with bad
162 results if the operand has side effects.  In GNU C, if you know the
163 type of the operands (here let's assume @code{int}), you can define
164 the macro safely as follows:
165
166 @example
167 #define maxint(a,b) \
168   (@{int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; @})
169 @end example
170
171 Embedded statements are not allowed in constant expressions, such as
172 the value of an enumeration constant, the width of a bit field, or
173 the initial value of a static variable.
174
175 If you don't know the type of the operand, you can still do this, but you
176 must use @code{typeof} (@pxref{Typeof}) or type naming (@pxref{Naming
177 Types}).
178
179 @node Local Labels
180 @section Locally Declared Labels
181 @cindex local labels
182 @cindex macros, local labels
183
184 Each statement expression is a scope in which @dfn{local labels} can be
185 declared.  A local label is simply an identifier; you can jump to it
186 with an ordinary @code{goto} statement, but only from within the
187 statement expression it belongs to.
188
189 A local label declaration looks like this:
190
191 @example
192 __label__ @var{label};
193 @end example
194
195 @noindent
196 or
197
198 @example
199 __label__ @var{label1}, @var{label2}, @dots{};
200 @end example
201
202 Local label declarations must come at the beginning of the statement
203 expression, right after the @samp{(@{}, before any ordinary
204 declarations.
205
206 The label declaration defines the label @emph{name}, but does not define
207 the label itself.  You must do this in the usual way, with
208 @code{@var{label}:}, within the statements of the statement expression.
209
210 The local label feature is useful because statement expressions are
211 often used in macros.  If the macro contains nested loops, a @code{goto}
212 can be useful for breaking out of them.  However, an ordinary label
213 whose scope is the whole function cannot be used: if the macro can be
214 expanded several times in one function, the label will be multiply
215 defined in that function.  A local label avoids this problem.  For
216 example:
217
218 @example
219 #define SEARCH(array, target)                     \
220 (@{                                               \
221   __label__ found;                                \
222   typeof (target) _SEARCH_target = (target);      \
223   typeof (*(array)) *_SEARCH_array = (array);     \
224   int i, j;                                       \
225   int value;                                      \
226   for (i = 0; i < max; i++)                       \
227     for (j = 0; j < max; j++)                     \
228       if (_SEARCH_array[i][j] == _SEARCH_target)  \
229         @{ value = i; goto found; @}              \
230   value = -1;                                     \
231  found:                                           \
232   value;                                          \
233 @})
234 @end example
235
236 @node Labels as Values
237 @section Labels as Values
238 @cindex labels as values
239 @cindex computed gotos
240 @cindex goto with computed label
241 @cindex address of a label
242
243 You can get the address of a label defined in the current function
244 (or a containing function) with the unary operator @samp{&&}.  The
245 value has type @code{void *}.  This value is a constant and can be used
246 wherever a constant of that type is valid.  For example:
247
248 @example
249 void *ptr;
250 @dots{}
251 ptr = &&foo;
252 @end example
253
254 To use these values, you need to be able to jump to one.  This is done
255 with the computed goto statement@footnote{The analogous feature in
256 Fortran is called an assigned goto, but that name seems inappropriate in
257 C, where one can do more than simply store label addresses in label
258 variables.}, @code{goto *@var{exp};}.  For example,
259
260 @example
261 goto *ptr;
262 @end example
263
264 @noindent
265 Any expression of type @code{void *} is allowed.
266
267 One way of using these constants is in initializing a static array that
268 will serve as a jump table:
269
270 @example
271 static void *array[] = @{ &&foo, &&bar, &&hack @};
272 @end example
273
274 Then you can select a label with indexing, like this:
275
276 @example
277 goto *array[i];
278 @end example
279
280 @noindent
281 Note that this does not check whether the subscript is in bounds---array
282 indexing in C never does that.
283
284 Such an array of label values serves a purpose much like that of the
285 @code{switch} statement.  The @code{switch} statement is cleaner, so
286 use that rather than an array unless the problem does not fit a
287 @code{switch} statement very well.
288
289 Another use of label values is in an interpreter for threaded code.
290 The labels within the interpreter function can be stored in the
291 threaded code for super-fast dispatching.
292
293 You can use this mechanism to jump to code in a different function.  If
294 you do that, totally unpredictable things will happen.  The best way to
295 avoid this is to store the label address only in automatic variables and
296 never pass it as an argument.
297
298 @node Nested Functions
299 @section Nested Functions
300 @cindex nested functions
301 @cindex downward funargs
302 @cindex thunks
303
304 A @dfn{nested function} is a function defined inside another function.
305 (Nested functions are not supported for GNU C++.)  The nested function's
306 name is local to the block where it is defined.  For example, here we
307 define a nested function named @code{square}, and call it twice:
308
309 @example
310 @group
311 foo (double a, double b)
312 @{
313   double square (double z) @{ return z * z; @}
314
315   return square (a) + square (b);
316 @}
317 @end group
318 @end example
319
320 The nested function can access all the variables of the containing
321 function that are visible at the point of its definition.  This is
322 called @dfn{lexical scoping}.  For example, here we show a nested
323 function which uses an inherited variable named @code{offset}:
324
325 @example
326 bar (int *array, int offset, int size)
327 @{
328   int access (int *array, int index)
329     @{ return array[index + offset]; @}
330   int i;
331   @dots{}
332   for (i = 0; i < size; i++)
333     @dots{} access (array, i) @dots{}
334 @}
335 @end example
336
337 Nested function definitions are permitted within functions in the places
338 where variable definitions are allowed; that is, in any block, before
339 the first statement in the block.
340
341 It is possible to call the nested function from outside the scope of its
342 name by storing its address or passing the address to another function:
343
344 @example
345 hack (int *array, int size)
346 @{
347   void store (int index, int value)
348     @{ array[index] = value; @}
349
350   intermediate (store, size);
351 @}
352 @end example
353
354 Here, the function @code{intermediate} receives the address of
355 @code{store} as an argument.  If @code{intermediate} calls @code{store},
356 the arguments given to @code{store} are used to store into @code{array}.
357 But this technique works only so long as the containing function
358 (@code{hack}, in this example) does not exit.
359
360 If you try to call the nested function through its address after the
361 containing function has exited, all hell will break loose.  If you try
362 to call it after a containing scope level has exited, and if it refers
363 to some of the variables that are no longer in scope, you may be lucky,
364 but it's not wise to take the risk.  If, however, the nested function
365 does not refer to anything that has gone out of scope, you should be
366 safe.
367
368 GNU CC implements taking the address of a nested function using a
369 technique called @dfn{trampolines}.
370
371 A nested function can jump to a label inherited from a containing
372 function, provided the label was explicitly declared in the containing
373 function (@pxref{Local Labels}).  Such a jump returns instantly to the
374 containing function, exiting the nested function which did the
375 @code{goto} and any intermediate functions as well.  Here is an example:
376
377 @example
378 @group
379 bar (int *array, int offset, int size)
380 @{
381   __label__ failure;
382   int access (int *array, int index)
383     @{
384       if (index > size)
385         goto failure;
386       return array[index + offset];
387     @}
388   int i;
389   @dots{}
390   for (i = 0; i < size; i++)
391     @dots{} access (array, i) @dots{}
392   @dots{}
393   return 0;
394
395  /* @r{Control comes here from @code{access}
396     if it detects an error.}  */
397  failure:
398   return -1;
399 @}
400 @end group
401 @end example
402
403 A nested function always has internal linkage.  Declaring one with
404 @code{extern} is erroneous.  If you need to declare the nested function
405 before its definition, use @code{auto} (which is otherwise meaningless
406 for function declarations).
407
408 @example
409 bar (int *array, int offset, int size)
410 @{
411   __label__ failure;
412   auto int access (int *, int);
413   @dots{}
414   int access (int *array, int index)
415     @{
416       if (index > size)
417         goto failure;
418       return array[index + offset];
419     @}
420   @dots{}
421 @}
422 @end example
423
424 @node Constructing Calls
425 @section Constructing Function Calls
426 @cindex constructing calls
427 @cindex forwarding calls
428
429 Using the built-in functions described below, you can record
430 the arguments a function received, and call another function
431 with the same arguments, without knowing the number or types
432 of the arguments.
433
434 You can also record the return value of that function call,
435 and later return that value, without knowing what data type
436 the function tried to return (as long as your caller expects
437 that data type).
438
439 @table @code
440 @findex __builtin_apply_args
441 @item __builtin_apply_args ()
442 This built-in function returns a pointer of type @code{void *} to data
443 describing how to perform a call with the same arguments as were passed
444 to the current function.
445
446 The function saves the arg pointer register, structure value address,
447 and all registers that might be used to pass arguments to a function
448 into a block of memory allocated on the stack.  Then it returns the
449 address of that block.
450
451 @findex __builtin_apply
452 @item __builtin_apply (@var{function}, @var{arguments}, @var{size})
453 This built-in function invokes @var{function} (type @code{void (*)()})
454 with a copy of the parameters described by @var{arguments} (type
455 @code{void *}) and @var{size} (type @code{int}).
456
457 The value of @var{arguments} should be the value returned by
458 @code{__builtin_apply_args}.  The argument @var{size} specifies the size
459 of the stack argument data, in bytes.
460
461 This function returns a pointer of type @code{void *} to data describing
462 how to return whatever value was returned by @var{function}.  The data
463 is saved in a block of memory allocated on the stack.
464
465 It is not always simple to compute the proper value for @var{size}.  The
466 value is used by @code{__builtin_apply} to compute the amount of data
467 that should be pushed on the stack and copied from the incoming argument
468 area.
469
470 @findex __builtin_return
471 @item __builtin_return (@var{result})
472 This built-in function returns the value described by @var{result} from
473 the containing function.  You should specify, for @var{result}, a value
474 returned by @code{__builtin_apply}.
475 @end table
476
477 @node Naming Types
478 @section Naming an Expression's Type
479 @cindex naming types
480
481 You can give a name to the type of an expression using a @code{typedef}
482 declaration with an initializer.  Here is how to define @var{name} as a
483 type name for the type of @var{exp}:
484
485 @example
486 typedef @var{name} = @var{exp};
487 @end example
488
489 This is useful in conjunction with the statements-within-expressions
490 feature.  Here is how the two together can be used to define a safe
491 ``maximum'' macro that operates on any arithmetic type:
492
493 @example
494 #define max(a,b) \
495   (@{typedef _ta = (a), _tb = (b);  \
496     _ta _a = (a); _tb _b = (b);     \
497     _a > _b ? _a : _b; @})
498 @end example
499
500 @cindex underscores in variables in macros
501 @cindex @samp{_} in variables in macros
502 @cindex local variables in macros
503 @cindex variables, local, in macros
504 @cindex macros, local variables in
505
506 The reason for using names that start with underscores for the local
507 variables is to avoid conflicts with variable names that occur within the
508 expressions that are substituted for @code{a} and @code{b}.  Eventually we
509 hope to design a new form of declaration syntax that allows you to declare
510 variables whose scopes start only after their initializers; this will be a
511 more reliable way to prevent such conflicts.
512
513 @node Typeof
514 @section Referring to a Type with @code{typeof}
515 @findex typeof
516 @findex sizeof
517 @cindex macros, types of arguments
518
519 Another way to refer to the type of an expression is with @code{typeof}.
520 The syntax of using of this keyword looks like @code{sizeof}, but the
521 construct acts semantically like a type name defined with @code{typedef}.
522
523 There are two ways of writing the argument to @code{typeof}: with an
524 expression or with a type.  Here is an example with an expression:
525
526 @example
527 typeof (x[0](1))
528 @end example
529
530 @noindent
531 This assumes that @code{x} is an array of functions; the type described
532 is that of the values of the functions.
533
534 Here is an example with a typename as the argument:
535
536 @example
537 typeof (int *)
538 @end example
539
540 @noindent
541 Here the type described is that of pointers to @code{int}.
542
543 If you are writing a header file that must work when included in ANSI C
544 programs, write @code{__typeof__} instead of @code{typeof}.
545 @xref{Alternate Keywords}.
546
547 A @code{typeof}-construct can be used anywhere a typedef name could be
548 used.  For example, you can use it in a declaration, in a cast, or inside
549 of @code{sizeof} or @code{typeof}.
550
551 @itemize @bullet
552 @item
553 This declares @code{y} with the type of what @code{x} points to.
554
555 @example
556 typeof (*x) y;
557 @end example
558
559 @item
560 This declares @code{y} as an array of such values.
561
562 @example
563 typeof (*x) y[4];
564 @end example
565
566 @item
567 This declares @code{y} as an array of pointers to characters:
568
569 @example
570 typeof (typeof (char *)[4]) y;
571 @end example
572
573 @noindent
574 It is equivalent to the following traditional C declaration:
575
576 @example
577 char *y[4];
578 @end example
579
580 To see the meaning of the declaration using @code{typeof}, and why it
581 might be a useful way to write, let's rewrite it with these macros:
582
583 @example
584 #define pointer(T)  typeof(T *)
585 #define array(T, N) typeof(T [N])
586 @end example
587
588 @noindent
589 Now the declaration can be rewritten this way:
590
591 @example
592 array (pointer (char), 4) y;
593 @end example
594
595 @noindent
596 Thus, @code{array (pointer (char), 4)} is the type of arrays of 4
597 pointers to @code{char}.
598 @end itemize
599
600 @node Lvalues
601 @section Generalized Lvalues
602 @cindex compound expressions as lvalues
603 @cindex expressions, compound, as lvalues
604 @cindex conditional expressions as lvalues
605 @cindex expressions, conditional, as lvalues
606 @cindex casts as lvalues
607 @cindex generalized lvalues
608 @cindex lvalues, generalized
609 @cindex extensions, @code{?:}
610 @cindex @code{?:} extensions
611 Compound expressions, conditional expressions and casts are allowed as
612 lvalues provided their operands are lvalues.  This means that you can take
613 their addresses or store values into them.
614
615 Standard C++ allows compound expressions and conditional expressions as
616 lvalues, and permits casts to reference type, so use of this extension
617 is deprecated for C++ code.
618
619 For example, a compound expression can be assigned, provided the last
620 expression in the sequence is an lvalue.  These two expressions are
621 equivalent:
622
623 @example
624 (a, b) += 5
625 a, (b += 5)
626 @end example
627
628 Similarly, the address of the compound expression can be taken.  These two
629 expressions are equivalent:
630
631 @example
632 &(a, b)
633 a, &b
634 @end example
635
636 A conditional expression is a valid lvalue if its type is not void and the
637 true and false branches are both valid lvalues.  For example, these two
638 expressions are equivalent:
639
640 @example
641 (a ? b : c) = 5
642 (a ? b = 5 : (c = 5))
643 @end example
644
645 A cast is a valid lvalue if its operand is an lvalue.  A simple
646 assignment whose left-hand side is a cast works by converting the
647 right-hand side first to the specified type, then to the type of the
648 inner left-hand side expression.  After this is stored, the value is
649 converted back to the specified type to become the value of the
650 assignment.  Thus, if @code{a} has type @code{char *}, the following two
651 expressions are equivalent:
652
653 @example
654 (int)a = 5
655 (int)(a = (char *)(int)5)
656 @end example
657
658 An assignment-with-arithmetic operation such as @samp{+=} applied to a cast
659 performs the arithmetic using the type resulting from the cast, and then
660 continues as in the previous case.  Therefore, these two expressions are
661 equivalent:
662
663 @example
664 (int)a += 5
665 (int)(a = (char *)(int) ((int)a + 5))
666 @end example
667
668 You cannot take the address of an lvalue cast, because the use of its
669 address would not work out coherently.  Suppose that @code{&(int)f} were
670 permitted, where @code{f} has type @code{float}.  Then the following
671 statement would try to store an integer bit-pattern where a floating
672 point number belongs:
673
674 @example
675 *&(int)f = 1;
676 @end example
677
678 This is quite different from what @code{(int)f = 1} would do---that
679 would convert 1 to floating point and store it.  Rather than cause this
680 inconsistency, we think it is better to prohibit use of @samp{&} on a cast.
681
682 If you really do want an @code{int *} pointer with the address of
683 @code{f}, you can simply write @code{(int *)&f}.
684
685 @node Conditionals
686 @section Conditionals with Omitted Operands
687 @cindex conditional expressions, extensions
688 @cindex omitted middle-operands
689 @cindex middle-operands, omitted
690 @cindex extensions, @code{?:}
691 @cindex @code{?:} extensions
692
693 The middle operand in a conditional expression may be omitted.  Then
694 if the first operand is nonzero, its value is the value of the conditional
695 expression.
696
697 Therefore, the expression
698
699 @example
700 x ? : y
701 @end example
702
703 @noindent
704 has the value of @code{x} if that is nonzero; otherwise, the value of
705 @code{y}.
706
707 This example is perfectly equivalent to
708
709 @example
710 x ? x : y
711 @end example
712
713 @cindex side effect in ?:
714 @cindex ?: side effect
715 @noindent
716 In this simple case, the ability to omit the middle operand is not
717 especially useful.  When it becomes useful is when the first operand does,
718 or may (if it is a macro argument), contain a side effect.  Then repeating
719 the operand in the middle would perform the side effect twice.  Omitting
720 the middle operand uses the value already computed without the undesirable
721 effects of recomputing it.
722
723 @node Long Long
724 @section Double-Word Integers
725 @cindex @code{long long} data types
726 @cindex double-word arithmetic
727 @cindex multiprecision arithmetic
728
729 GNU C supports data types for integers that are twice as long as
730 @code{int}.  Simply write @code{long long int} for a signed integer, or
731 @code{unsigned long long int} for an unsigned integer.  To make an
732 integer constant of type @code{long long int}, add the suffix @code{LL}
733 to the integer.  To make an integer constant of type @code{unsigned long
734 long int}, add the suffix @code{ULL} to the integer.
735
736 You can use these types in arithmetic like any other integer types.
737 Addition, subtraction, and bitwise boolean operations on these types
738 are open-coded on all types of machines.  Multiplication is open-coded
739 if the machine supports fullword-to-doubleword a widening multiply
740 instruction.  Division and shifts are open-coded only on machines that
741 provide special support.  The operations that are not open-coded use
742 special library routines that come with GNU CC.
743
744 There may be pitfalls when you use @code{long long} types for function
745 arguments, unless you declare function prototypes.  If a function
746 expects type @code{int} for its argument, and you pass a value of type
747 @code{long long int}, confusion will result because the caller and the
748 subroutine will disagree about the number of bytes for the argument.
749 Likewise, if the function expects @code{long long int} and you pass
750 @code{int}.  The best way to avoid such problems is to use prototypes.
751
752 @node Complex
753 @section Complex Numbers
754 @cindex complex numbers
755
756 GNU C supports complex data types.  You can declare both complex integer
757 types and complex floating types, using the keyword @code{__complex__}.
758
759 For example, @samp{__complex__ double x;} declares @code{x} as a
760 variable whose real part and imaginary part are both of type
761 @code{double}.  @samp{__complex__ short int y;} declares @code{y} to
762 have real and imaginary parts of type @code{short int}; this is not
763 likely to be useful, but it shows that the set of complex types is
764 complete.
765
766 To write a constant with a complex data type, use the suffix @samp{i} or
767 @samp{j} (either one; they are equivalent).  For example, @code{2.5fi}
768 has type @code{__complex__ float} and @code{3i} has type
769 @code{__complex__ int}.  Such a constant always has a pure imaginary
770 value, but you can form any complex value you like by adding one to a
771 real constant.
772
773 To extract the real part of a complex-valued expression @var{exp}, write
774 @code{__real__ @var{exp}}.  Likewise, use @code{__imag__} to
775 extract the imaginary part.
776
777 The operator @samp{~} performs complex conjugation when used on a value
778 with a complex type.
779
780 GNU CC can allocate complex automatic variables in a noncontiguous
781 fashion; it's even possible for the real part to be in a register while
782 the imaginary part is on the stack (or vice-versa).  None of the
783 supported debugging info formats has a way to represent noncontiguous
784 allocation like this, so GNU CC describes a noncontiguous complex
785 variable as if it were two separate variables of noncomplex type.
786 If the variable's actual name is @code{foo}, the two fictitious
787 variables are named @code{foo$real} and @code{foo$imag}.  You can
788 examine and set these two fictitious variables with your debugger.
789
790 A future version of GDB will know how to recognize such pairs and treat
791 them as a single variable with a complex type.
792
793 @node Zero Length
794 @section Arrays of Length Zero
795 @cindex arrays of length zero
796 @cindex zero-length arrays
797 @cindex length-zero arrays
798
799 Zero-length arrays are allowed in GNU C.  They are very useful as the last
800 element of a structure which is really a header for a variable-length
801 object:
802
803 @example
804 struct line @{
805   int length;
806   char contents[0];
807 @};
808
809 @{
810   struct line *thisline = (struct line *)
811     malloc (sizeof (struct line) + this_length);
812   thisline->length = this_length;
813 @}
814 @end example
815
816 In standard C, you would have to give @code{contents} a length of 1, which
817 means either you waste space or complicate the argument to @code{malloc}.
818
819 @node Variable Length
820 @section Arrays of Variable Length
821 @cindex variable-length arrays
822 @cindex arrays of variable length
823
824 Variable-length automatic arrays are allowed in GNU C.  These arrays are
825 declared like any other automatic arrays, but with a length that is not
826 a constant expression.  The storage is allocated at the point of
827 declaration and deallocated when the brace-level is exited.  For
828 example:
829
830 @example
831 FILE *
832 concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)
833 @{
834   char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];
835   strcpy (str, s1);
836   strcat (str, s2);
837   return fopen (str, mode);
838 @}
839 @end example
840
841 @cindex scope of a variable length array
842 @cindex variable-length array scope
843 @cindex deallocating variable length arrays
844 Jumping or breaking out of the scope of the array name deallocates the
845 storage.  Jumping into the scope is not allowed; you get an error
846 message for it.
847
848 @cindex @code{alloca} vs variable-length arrays
849 You can use the function @code{alloca} to get an effect much like
850 variable-length arrays.  The function @code{alloca} is available in
851 many other C implementations (but not in all).  On the other hand,
852 variable-length arrays are more elegant.
853
854 There are other differences between these two methods.  Space allocated
855 with @code{alloca} exists until the containing @emph{function} returns.
856 The space for a variable-length array is deallocated as soon as the array
857 name's scope ends.  (If you use both variable-length arrays and
858 @code{alloca} in the same function, deallocation of a variable-length array
859 will also deallocate anything more recently allocated with @code{alloca}.)
860
861 You can also use variable-length arrays as arguments to functions:
862
863 @example
864 struct entry
865 tester (int len, char data[len][len])
866 @{
867   @dots{}
868 @}
869 @end example
870
871 The length of an array is computed once when the storage is allocated
872 and is remembered for the scope of the array in case you access it with
873 @code{sizeof}.
874
875 If you want to pass the array first and the length afterward, you can
876 use a forward declaration in the parameter list---another GNU extension.
877
878 @example
879 struct entry
880 tester (int len; char data[len][len], int len)
881 @{
882   @dots{}
883 @}
884 @end example
885
886 @cindex parameter forward declaration
887 The @samp{int len} before the semicolon is a @dfn{parameter forward
888 declaration}, and it serves the purpose of making the name @code{len}
889 known when the declaration of @code{data} is parsed.
890
891 You can write any number of such parameter forward declarations in the
892 parameter list.  They can be separated by commas or semicolons, but the
893 last one must end with a semicolon, which is followed by the ``real''
894 parameter declarations.  Each forward declaration must match a ``real''
895 declaration in parameter name and data type.
896
897 @node Macro Varargs
898 @section Macros with Variable Numbers of Arguments
899 @cindex variable number of arguments
900 @cindex macro with variable arguments
901 @cindex rest argument (in macro)
902
903 In GNU C, a macro can accept a variable number of arguments, much as a
904 function can.  The syntax for defining the macro looks much like that
905 used for a function.  Here is an example:
906
907 @example
908 #define eprintf(format, args...)  \
909  fprintf (stderr, format , ## args)
910 @end example
911
912 Here @code{args} is a @dfn{rest argument}: it takes in zero or more
913 arguments, as many as the call contains.  All of them plus the commas
914 between them form the value of @code{args}, which is substituted into
915 the macro body where @code{args} is used.  Thus, we have this expansion:
916
917 @example
918 eprintf ("%s:%d: ", input_file_name, line_number)
919 @expansion{}
920 fprintf (stderr, "%s:%d: " , input_file_name, line_number)
921 @end example
922
923 @noindent
924 Note that the comma after the string constant comes from the definition
925 of @code{eprintf}, whereas the last comma comes from the value of
926 @code{args}.
927
928 The reason for using @samp{##} is to handle the case when @code{args}
929 matches no arguments at all.  In this case, @code{args} has an empty
930 value.  In this case, the second comma in the definition becomes an
931 embarrassment: if it got through to the expansion of the macro, we would
932 get something like this:
933
934 @example
935 fprintf (stderr, "success!\n" , )
936 @end example
937
938 @noindent
939 which is invalid C syntax.  @samp{##} gets rid of the comma, so we get
940 the following instead:
941
942 @example
943 fprintf (stderr, "success!\n")
944 @end example
945
946 This is a special feature of the GNU C preprocessor: @samp{##} before a
947 rest argument that is empty discards the preceding sequence of
948 non-whitespace characters from the macro definition.  (If another macro
949 argument precedes, none of it is discarded.)
950
951 It might be better to discard the last preprocessor token instead of the
952 last preceding sequence of non-whitespace characters; in fact, we may
953 someday change this feature to do so.  We advise you to write the macro
954 definition so that the preceding sequence of non-whitespace characters
955 is just a single token, so that the meaning will not change if we change
956 the definition of this feature.
957
958 @node Subscripting
959 @section Non-Lvalue Arrays May Have Subscripts
960 @cindex subscripting
961 @cindex arrays, non-lvalue
962
963 @cindex subscripting and function values
964 Subscripting is allowed on arrays that are not lvalues, even though the
965 unary @samp{&} operator is not.  For example, this is valid in GNU C though
966 not valid in other C dialects:
967
968 @example
969 @group
970 struct foo @{int a[4];@};
971
972 struct foo f();
973
974 bar (int index)
975 @{
976   return f().a[index];
977 @}
978 @end group
979 @end example
980
981 @node Pointer Arith
982 @section Arithmetic on @code{void}- and Function-Pointers
983 @cindex void pointers, arithmetic
984 @cindex void, size of pointer to
985 @cindex function pointers, arithmetic
986 @cindex function, size of pointer to
987
988 In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to
989 @code{void} and on pointers to functions.  This is done by treating the
990 size of a @code{void} or of a function as 1.
991
992 A consequence of this is that @code{sizeof} is also allowed on @code{void}
993 and on function types, and returns 1.
994
995 The option @samp{-Wpointer-arith} requests a warning if these extensions
996 are used.
997
998 @node Initializers
999 @section Non-Constant Initializers
1000 @cindex initializers, non-constant
1001 @cindex non-constant initializers
1002
1003 As in standard C++, the elements of an aggregate initializer for an
1004 automatic variable are not required to be constant expressions in GNU C.
1005 Here is an example of an initializer with run-time varying elements:
1006
1007 @example
1008 foo (float f, float g)
1009 @{
1010   float beat_freqs[2] = @{ f-g, f+g @};
1011   @dots{}
1012 @}
1013 @end example
1014
1015 @node Constructors
1016 @section Constructor Expressions
1017 @cindex constructor expressions
1018 @cindex initializations in expressions
1019 @cindex structures, constructor expression
1020 @cindex expressions, constructor
1021
1022 GNU C supports constructor expressions.  A constructor looks like
1023 a cast containing an initializer.  Its value is an object of the
1024 type specified in the cast, containing the elements specified in
1025 the initializer.
1026
1027 Usually, the specified type is a structure.  Assume that
1028 @code{struct foo} and @code{structure} are declared as shown:
1029
1030 @example
1031 struct foo @{int a; char b[2];@} structure;
1032 @end example
1033
1034 @noindent
1035 Here is an example of constructing a @code{struct foo} with a constructor:
1036
1037 @example
1038 structure = ((struct foo) @{x + y, 'a', 0@});
1039 @end example
1040
1041 @noindent
1042 This is equivalent to writing the following:
1043
1044 @example
1045 @{
1046   struct foo temp = @{x + y, 'a', 0@};
1047   structure = temp;
1048 @}
1049 @end example
1050
1051 You can also construct an array.  If all the elements of the constructor
1052 are (made up of) simple constant expressions, suitable for use in
1053 initializers, then the constructor is an lvalue and can be coerced to a
1054 pointer to its first element, as shown here:
1055
1056 @example
1057 char **foo = (char *[]) @{ "x", "y", "z" @};
1058 @end example
1059
1060 Array constructors whose elements are not simple constants are
1061 not very useful, because the constructor is not an lvalue.  There
1062 are only two valid ways to use it: to subscript it, or initialize
1063 an array variable with it.  The former is probably slower than a
1064 @code{switch} statement, while the latter does the same thing an
1065 ordinary C initializer would do.  Here is an example of
1066 subscripting an array constructor:
1067
1068 @example
1069 output = ((int[]) @{ 2, x, 28 @}) [input];
1070 @end example
1071
1072 Constructor expressions for scalar types and union types are is
1073 also allowed, but then the constructor expression is equivalent
1074 to a cast.
1075
1076 @node Labeled Elements
1077 @section Labeled Elements in Initializers
1078 @cindex initializers with labeled elements
1079 @cindex labeled elements in initializers
1080 @cindex case labels in initializers
1081
1082 Standard C requires the elements of an initializer to appear in a fixed
1083 order, the same as the order of the elements in the array or structure
1084 being initialized.
1085
1086 In GNU C you can give the elements in any order, specifying the array
1087 indices or structure field names they apply to.  This extension is not
1088 implemented in GNU C++.
1089
1090 To specify an array index, write @samp{[@var{index}]} or
1091 @samp{[@var{index}] =} before the element value.  For example,
1092
1093 @example
1094 int a[6] = @{ [4] 29, [2] = 15 @};
1095 @end example
1096
1097 @noindent
1098 is equivalent to
1099
1100 @example
1101 int a[6] = @{ 0, 0, 15, 0, 29, 0 @};
1102 @end example
1103
1104 @noindent
1105 The index values must be constant expressions, even if the array being
1106 initialized is automatic.
1107
1108 To initialize a range of elements to the same value, write
1109 @samp{[@var{first} ... @var{last}] = @var{value}}.  For example,
1110
1111 @example
1112 int widths[] = @{ [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 @};
1113 @end example
1114
1115 @noindent
1116 Note that the length of the array is the highest value specified
1117 plus one.
1118
1119 In a structure initializer, specify the name of a field to initialize
1120 with @samp{@var{fieldname}:} before the element value.  For example,
1121 given the following structure,
1122
1123 @example
1124 struct point @{ int x, y; @};
1125 @end example
1126
1127 @noindent
1128 the following initialization
1129
1130 @example
1131 struct point p = @{ y: yvalue, x: xvalue @};
1132 @end example
1133
1134 @noindent
1135 is equivalent to
1136
1137 @example
1138 struct point p = @{ xvalue, yvalue @};
1139 @end example
1140
1141 Another syntax which has the same meaning is @samp{.@var{fieldname} =}.,
1142 as shown here:
1143
1144 @example
1145 struct point p = @{ .y = yvalue, .x = xvalue @};
1146 @end example
1147
1148 You can also use an element label (with either the colon syntax or the
1149 period-equal syntax) when initializing a union, to specify which element
1150 of the union should be used.  For example,
1151
1152 @example
1153 union foo @{ int i; double d; @};
1154
1155 union foo f = @{ d: 4 @};
1156 @end example
1157
1158 @noindent
1159 will convert 4 to a @code{double} to store it in the union using
1160 the second element.  By contrast, casting 4 to type @code{union foo}
1161 would store it into the union as the integer @code{i}, since it is
1162 an integer.  (@xref{Cast to Union}.)
1163
1164 You can combine this technique of naming elements with ordinary C
1165 initialization of successive elements.  Each initializer element that
1166 does not have a label applies to the next consecutive element of the
1167 array or structure.  For example,
1168
1169 @example
1170 int a[6] = @{ [1] = v1, v2, [4] = v4 @};
1171 @end example
1172
1173 @noindent
1174 is equivalent to
1175
1176 @example
1177 int a[6] = @{ 0, v1, v2, 0, v4, 0 @};
1178 @end example
1179
1180 Labeling the elements of an array initializer is especially useful
1181 when the indices are characters or belong to an @code{enum} type.
1182 For example:
1183
1184 @example
1185 int whitespace[256]
1186   = @{ [' '] = 1, ['\t'] = 1, ['\h'] = 1,
1187       ['\f'] = 1, ['\n'] = 1, ['\r'] = 1 @};
1188 @end example
1189
1190 @node Case Ranges
1191 @section Case Ranges
1192 @cindex case ranges
1193 @cindex ranges in case statements
1194
1195 You can specify a range of consecutive values in a single @code{case} label,
1196 like this:
1197
1198 @example
1199 case @var{low} ... @var{high}:
1200 @end example
1201
1202 @noindent
1203 This has the same effect as the proper number of individual @code{case}
1204 labels, one for each integer value from @var{low} to @var{high}, inclusive.
1205
1206 This feature is especially useful for ranges of ASCII character codes:
1207
1208 @example
1209 case 'A' ... 'Z':
1210 @end example
1211
1212 @strong{Be careful:} Write spaces around the @code{...}, for otherwise
1213 it may be parsed wrong when you use it with integer values.  For example,
1214 write this:
1215
1216 @example
1217 case 1 ... 5:
1218 @end example
1219
1220 @noindent
1221 rather than this:
1222
1223 @example
1224 case 1...5:
1225 @end example
1226
1227 @node Cast to Union
1228 @section Cast to a Union Type
1229 @cindex cast to a union
1230 @cindex union, casting to a
1231
1232 A cast to union type is similar to other casts, except that the type
1233 specified is a union type.  You can specify the type either with
1234 @code{union @var{tag}} or with a typedef name.  A cast to union is actually
1235 a constructor though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like
1236 normal casts.  (@xref{Constructors}.)
1237
1238 The types that may be cast to the union type are those of the members
1239 of the union.  Thus, given the following union and variables:
1240
1241 @example
1242 union foo @{ int i; double d; @};
1243 int x;
1244 double y;
1245 @end example
1246
1247 @noindent
1248 both @code{x} and @code{y} can be cast to type @code{union} foo.
1249
1250 Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable of
1251 union type is equivalent to storing in a member of the union:
1252
1253 @example
1254 union foo u;
1255 @dots{}
1256 u = (union foo) x  @equiv{}  u.i = x
1257 u = (union foo) y  @equiv{}  u.d = y
1258 @end example
1259
1260 You can also use the union cast as a function argument:
1261
1262 @example
1263 void hack (union foo);
1264 @dots{}
1265 hack ((union foo) x);
1266 @end example
1267
1268 @node Function Attributes
1269 @section Declaring Attributes of Functions
1270 @cindex function attributes
1271 @cindex declaring attributes of functions
1272 @cindex functions that never return
1273 @cindex functions that have no side effects
1274 @cindex functions in arbitrary sections
1275 @cindex @code{volatile} applied to function
1276 @cindex @code{const} applied to function
1277 @cindex functions with @code{printf} or @code{scanf} style arguments
1278 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1279 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1280 @cindex functions that do not pop the argument stack on the 386
1281
1282 In GNU C, you declare certain things about functions called in your program
1283 which help the compiler optimize function calls and check your code more
1284 carefully.
1285
1286 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1287 attributes when making a declaration.  This keyword is followed by an
1288 attribute specification inside double parentheses.  Eight attributes,
1289 @code{noreturn}, @code{const}, @code{format}, @code{section},
1290 @code{constructor}, @code{destructor}, @code{unused} and @code{weak} are
1291 currently defined for functions.  Other attributes, including
1292 @code{section} are supported for variables declarations (@pxref{Variable
1293 Attributes}) and for types (@pxref{Type Attributes}).
1294
1295 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1296 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1297 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1298 you may use @code{__noreturn__} instead of @code{noreturn}.
1299
1300 @table @code
1301 @cindex @code{noreturn} function attribute
1302 @item noreturn
1303 A few standard library functions, such as @code{abort} and @code{exit},
1304 cannot return.  GNU CC knows this automatically.  Some programs define
1305 their own functions that never return.  You can declare them
1306 @code{noreturn} to tell the compiler this fact.  For example,
1307
1308 @smallexample
1309 void fatal () __attribute__ ((noreturn));
1310
1311 void
1312 fatal (@dots{})
1313 @{
1314   @dots{} /* @r{Print error message.} */ @dots{}
1315   exit (1);
1316 @}
1317 @end smallexample
1318
1319 The @code{noreturn} keyword tells the compiler to assume that
1320 @code{fatal} cannot return.  It can then optimize without regard to what
1321 would happen if @code{fatal} ever did return.  This makes slightly
1322 better code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
1323 uninitialized variables.
1324
1325 Do not assume that registers saved by the calling function are
1326 restored before calling the @code{noreturn} function.
1327
1328 It does not make sense for a @code{noreturn} function to have a return
1329 type other than @code{void}.
1330
1331 The attribute @code{noreturn} is not implemented in GNU C versions
1332 earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function does
1333 not return, which works in the current version and in some older
1334 versions, is as follows:
1335
1336 @smallexample
1337 typedef void voidfn ();
1338
1339 volatile voidfn fatal;
1340 @end smallexample
1341
1342 @cindex @code{const} function attribute
1343 @item const
1344 Many functions do not examine any values except their arguments, and
1345 have no effects except the return value.  Such a function can be subject
1346 to common subexpression elimination and loop optimization just as an
1347 arithmetic operator would be.  These functions should be declared
1348 with the attribute @code{const}.  For example,
1349
1350 @smallexample
1351 int square (int) __attribute__ ((const));
1352 @end smallexample
1353
1354 @noindent
1355 says that the hypothetical function @code{square} is safe to call
1356 fewer times than the program says.
1357
1358 The attribute @code{const} is not implemented in GNU C versions earlier
1359 than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no side
1360 effects, which works in the current version and in some older versions,
1361 is as follows:
1362
1363 @smallexample
1364 typedef int intfn ();
1365
1366 extern const intfn square;
1367 @end smallexample
1368
1369 This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the language
1370 specifies that the @samp{const} must be attached to the return value.
1371
1372 @cindex pointer arguments
1373 Note that a function that has pointer arguments and examines the data
1374 pointed to must @emph{not} be declared @code{const}.  Likewise, a
1375 function that calls a non-@code{const} function usually must not be
1376 @code{const}.  It does not make sense for a @code{const} function to
1377 return @code{void}.
1378
1379 @item format (@var{archetype}, @var{string-index}, @var{first-to-check})
1380 @cindex @code{format} function attribute
1381 The @code{format} attribute specifies that a function takes @code{printf}
1382 or @code{scanf} style arguments which should be type-checked against a
1383 format string.  For example, the declaration:
1384
1385 @smallexample
1386 extern int
1387 my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
1388       __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
1389 @end smallexample
1390
1391 @noindent
1392 causes the compiler to check the arguments in calls to @code{my_printf}
1393 for consistency with the @code{printf} style format string argument
1394 @code{my_format}.
1395
1396 The parameter @var{archetype} determines how the format string is
1397 interpreted, and should be either @code{printf} or @code{scanf}.  The
1398 parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1399 string argument (starting from 1), while @var{first-to-check} is the
1400 number of the first argument to check against the format string.  For
1401 functions where the arguments are not available to be checked (such as
1402 @code{vprintf}), specify the third parameter as zero.  In this case the
1403 compiler only checks the format string for consistency.
1404
1405 In the example above, the format string (@code{my_format}) is the second
1406 argument of the function @code{my_print}, and the arguments to check
1407 start with the third argument, so the correct parameters for the format
1408 attribute are 2 and 3.
1409
1410 The @code{format} attribute allows you to identify your own functions
1411 which take format strings as arguments, so that GNU CC can check the
1412 calls to these functions for errors.  The compiler always checks formats
1413 for the ANSI library functions @code{printf}, @code{fprintf},
1414 @code{sprintf}, @code{scanf}, @code{fscanf}, @code{sscanf},
1415 @code{vprintf}, @code{vfprintf} and @code{vsprintf} whenever such
1416 warnings are requested (using @samp{-Wformat}), so there is no need to
1417 modify the header file @file{stdio.h}.
1418
1419 @item format_arg (@var{string-index})
1420 @cindex @code{format_arg} function attribute
1421 The @code{format_arg} attribute specifies that a function takes
1422 @code{printf} or @code{scanf} style arguments, modifies it (for example,
1423 to translate it into another language), and passes it to a @code{printf}
1424 or @code{scanf} style function.  For example, the declaration:
1425
1426 @smallexample
1427 extern char *
1428 my_dgettext (char *my_domain, const char *my_format)
1429       __attribute__ ((format_arg (2)));
1430 @end smallexample
1431
1432 @noindent
1433 causes the compiler to check the arguments in calls to
1434 @code{my_dgettext} whose result is passed to a @code{printf} or
1435 @code{scanf} type function for consistency with the @code{printf} style
1436 format string argument @code{my_format}.
1437
1438 The parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1439 string argument (starting from 1).
1440
1441 The @code{format-arg} attribute allows you to identify your own
1442 functions which modify format strings, so that GNU CC can check the
1443 calls to @code{printf} and @code{scanf} function whose operands are a
1444 call to one of your own function.  The compiler always treats
1445 @code{gettext}, @code{dgettext}, and @code{dcgettext} in this manner.
1446
1447 @item section ("section-name")
1448 @cindex @code{section} function attribute
1449 Normally, the compiler places the code it generates in the @code{text} section.
1450 Sometimes, however, you need additional sections, or you need certain
1451 particular functions to appear in special sections.  The @code{section}
1452 attribute specifies that a function lives in a particular section.
1453 For example, the declaration:
1454
1455 @smallexample
1456 extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));
1457 @end smallexample
1458
1459 @noindent
1460 puts the function @code{foobar} in the @code{bar} section.
1461
1462 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
1463 attribute is not available on all platforms.
1464 If you need to map the entire contents of a module to a particular
1465 section, consider using the facilities of the linker instead.
1466
1467 @item constructor
1468 @itemx destructor
1469 @cindex @code{constructor} function attribute
1470 @cindex @code{destructor} function attribute
1471 The @code{constructor} attribute causes the function to be called
1472 automatically before execution enters @code{main ()}.  Similarly, the
1473 @code{destructor} attribute causes the function to be called
1474 automatically after @code{main ()} has completed or @code{exit ()} has
1475 been called.  Functions with these attributes are useful for
1476 initializing data that will be used implicitly during the execution of
1477 the program.
1478
1479 These attributes are not currently implemented for Objective C.
1480
1481 @item unused
1482 This attribute, attached to a function, means that the function is meant
1483 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
1484 function.  GNU C++ does not currently support this attribute as
1485 definitions without parameters are valid in C++.
1486
1487 @item weak
1488 @cindex @code{weak} attribute
1489 The @code{weak} attribute causes the declaration to be emitted as a weak
1490 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining
1491 library functions which can be overridden in user code, though it can
1492 also be used with non-function declarations.  Weak symbols are supported
1493 for ELF targets, and also for a.out targets when using the GNU assembler
1494 and linker.
1495
1496 @item alias ("target")
1497 @cindex @code{alias} attribute
1498 The @code{alias} attribute causes the declaration to be emitted as an
1499 alias for another symbol, which must be specified.  For instance,
1500
1501 @smallexample
1502 void __f () @{ /* do something */; @}
1503 void f () __attribute__ ((weak, alias ("__f")));
1504 @end smallexample
1505
1506 declares @samp{f} to be a weak alias for @samp{__f}.  In C++, the
1507 mangled name for the target must be used.
1508
1509 Not all target machines support this attribute.
1510
1511 @item regparm (@var{number})
1512 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1513 On the Intel 386, the @code{regparm} attribute causes the compiler to
1514 pass up to @var{number} integer arguments in registers @var{EAX},
1515 @var{EDX}, and @var{ECX} instead of on the stack.  Functions that take a
1516 variable number of arguments will continue to be passed all of their
1517 arguments on the stack.
1518
1519 @item stdcall
1520 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1521 On the Intel 386, the @code{stdcall} attribute causes the compiler to
1522 assume that the called function will pop off the stack space used to
1523 pass arguments, unless it takes a variable number of arguments.
1524
1525 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{stdcall}
1526 attribute.
1527
1528 @item cdecl
1529 @cindex functions that do pop the argument stack on the 386
1530 On the Intel 386, the @code{cdecl} attribute causes the compiler to
1531 assume that the calling function will pop off the stack space used to
1532 pass arguments.  This is
1533 useful to override the effects of the @samp{-mrtd} switch.
1534
1535 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{cdecl}
1536 attribute.
1537
1538 @item longcall
1539 @cindex functions called via pointer on the RS/6000 and PowerPC
1540 On the RS/6000 and PowerPC, the @code{longcall} attribute causes the
1541 compiler to always call the function via a pointer, so that functions
1542 which reside further than 64 megabytes (67,108,864 bytes) from the
1543 current location can be called.
1544
1545 @item dllimport
1546 @cindex functions which are imported from a dll on PowerPC Windows NT
1547 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllimport} attribute causes
1548 the compiler to call the function via a global pointer to the function
1549 pointer that is set up by the Windows NT dll library.  The pointer name
1550 is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1551
1552 @item dllexport
1553 @cindex functions which are exported from a dll on PowerPC Windows NT
1554 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllexport} attribute causes
1555 the compiler to provide a global pointer to the function pointer, so
1556 that it can be called with the @code{dllimport} attribute.  The pointer
1557 name is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1558
1559 @item exception (@var{except-func} [, @var{except-arg}])
1560 @cindex functions which specify exception handling on PowerPC Windows NT
1561 On the PowerPC running Windows NT, the @code{exception} attribute causes
1562 the compiler to modify the structured exception table entry it emits for
1563 the declared function.  The string or identifier @var{except-func} is
1564 placed in the third entry of the structured exception table.  It
1565 represents a function, which is called by the exception handling
1566 mechanism if an exception occurs.  If it was specified, the string or
1567 identifier @var{except-arg} is placed in the fourth entry of the
1568 structured exception table.
1569
1570 @item function_vector
1571 @cindex calling functions through the function vector on the H8/300 processors
1572 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1573 function should be called through the function vector.  Calling a
1574 function through the function vector will reduce code size, however;
1575 the function vector has a limited size (maximum 128 entries on the H8/300
1576 and 64 entries on the H8/300H) and shares space with the interrupt vector.
1577
1578 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1579 this option to work correctly.
1580
1581 @item interrupt_handler
1582 @cindex interrupt handler functions on the H8/300 processors
1583 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1584 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1585 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1586 attribute is present.
1587
1588 @item eightbit_data
1589 @cindex eight bit data on the H8/300 and H8/300H
1590 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1591 variable should be placed into the eight bit data section.
1592 The compiler will generate more efficient code for certain operations
1593 on data in the eight bit data area.  Note the eight bit data area is limited to
1594 256 bytes of data.
1595
1596 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1597 this option to work correctly.
1598
1599 @item tiny_data
1600 @cindex tiny data section on the H8/300H
1601 Use this option on the H8/300H to indicate that the specified
1602 variable should be placed into the tiny data section.
1603 The compiler will generate more efficient code for loads and stores
1604 on data in the tiny data section.  Note the tiny data area is limited to
1605 slightly under 32kbytes of data.
1606
1607 @item interrupt
1608 @cindex interrupt handlers on the M32R/D
1609 Use this option on the M32R/D to indicate that the specified
1610 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1611 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1612 attribute is present.
1613
1614 @item model (@var{model-name})
1615 @cindex function addressability on the M32R/D
1616 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object,
1617 and the code generated for a function.
1618 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
1619 or @code{large}, representing each of the code models.
1620
1621 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
1622 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction), and are
1623 callable with the @code{bl} instruction.
1624
1625 Medium model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1626 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1627 and are callable with the @code{bl} instruction.
1628
1629 Large model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1630 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1631 and may not be reachable with the @code{bl} instruction (the compiler will
1632 generate the much slower @code{seth/add3/jl} instruction sequence).
1633
1634 @end table
1635
1636 You can specify multiple attributes in a declaration by separating them
1637 by commas within the double parentheses or by immediately following an
1638 attribute declaration with another attribute declaration.
1639
1640 @cindex @code{#pragma}, reason for not using
1641 @cindex pragma, reason for not using
1642 Some people object to the @code{__attribute__} feature, suggesting that ANSI C's
1643 @code{#pragma} should be used instead.  There are two reasons for not
1644 doing this.
1645
1646 @enumerate
1647 @item
1648 It is impossible to generate @code{#pragma} commands from a macro.
1649
1650 @item
1651 There is no telling what the same @code{#pragma} might mean in another
1652 compiler.
1653 @end enumerate
1654
1655 These two reasons apply to almost any application that might be proposed
1656 for @code{#pragma}.  It is basically a mistake to use @code{#pragma} for
1657 @emph{anything}.
1658
1659 @node Function Prototypes
1660 @section Prototypes and Old-Style Function Definitions
1661 @cindex function prototype declarations
1662 @cindex old-style function definitions
1663 @cindex promotion of formal parameters
1664
1665 GNU C extends ANSI C to allow a function prototype to override a later
1666 old-style non-prototype definition.  Consider the following example:
1667
1668 @example
1669 /* @r{Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.}  */
1670 #ifdef __STDC__
1671 #define P(x) x
1672 #else
1673 #define P(x) ()
1674 #endif
1675
1676 /* @r{Prototype function declaration.}  */
1677 int isroot P((uid_t));
1678
1679 /* @r{Old-style function definition.}  */
1680 int
1681 isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
1682      uid_t x;
1683 @{
1684   return x == 0;
1685 @}
1686 @end example
1687
1688 Suppose the type @code{uid_t} happens to be @code{short}.  ANSI C does
1689 not allow this example, because subword arguments in old-style
1690 non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
1691 function definition's argument is really an @code{int}, which does not
1692 match the prototype argument type of @code{short}.
1693
1694 This restriction of ANSI C makes it hard to write code that is portable
1695 to traditional C compilers, because the programmer does not know
1696 whether the @code{uid_t} type is @code{short}, @code{int}, or
1697 @code{long}.  Therefore, in cases like these GNU C allows a prototype
1698 to override a later old-style definition.  More precisely, in GNU C, a
1699 function prototype argument type overrides the argument type specified
1700 by a later old-style definition if the former type is the same as the
1701 latter type before promotion.  Thus in GNU C the above example is
1702 equivalent to the following:
1703
1704 @example
1705 int isroot (uid_t);
1706
1707 int
1708 isroot (uid_t x)
1709 @{
1710   return x == 0;
1711 @}
1712 @end example
1713
1714 GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
1715 extension is irrelevant.
1716
1717 @node C++ Comments
1718 @section C++ Style Comments
1719 @cindex //
1720 @cindex C++ comments
1721 @cindex comments, C++ style
1722
1723 In GNU C, you may use C++ style comments, which start with @samp{//} and
1724 continue until the end of the line.  Many other C implementations allow
1725 such comments, and they are likely to be in a future C standard.
1726 However, C++ style comments are not recognized if you specify
1727 @w{@samp{-ansi}} or @w{@samp{-traditional}}, since they are incompatible
1728 with traditional constructs like @code{dividend//*comment*/divisor}.
1729
1730 @node Dollar Signs
1731 @section Dollar Signs in Identifier Names
1732 @cindex $
1733 @cindex dollar signs in identifier names
1734 @cindex identifier names, dollar signs in
1735
1736 In GNU C, you may normally use dollar signs in identifier names.
1737 This is because many traditional C implementations allow such identifiers.
1738 However, dollar signs in identifiers are not supported on a few target
1739 machines, typically because the target assembler does not allow them.
1740
1741 @node Character Escapes
1742 @section The Character @key{ESC} in Constants
1743
1744 You can use the sequence @samp{\e} in a string or character constant to
1745 stand for the ASCII character @key{ESC}.
1746
1747 @node Alignment
1748 @section Inquiring on Alignment of Types or Variables
1749 @cindex alignment
1750 @cindex type alignment
1751 @cindex variable alignment
1752
1753 The keyword @code{__alignof__} allows you to inquire about how an object
1754 is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
1755 syntax is just like @code{sizeof}.
1756
1757 For example, if the target machine requires a @code{double} value to be
1758 aligned on an 8-byte boundary, then @code{__alignof__ (double)} is 8.
1759 This is true on many RISC machines.  On more traditional machine
1760 designs, @code{__alignof__ (double)} is 4 or even 2.
1761
1762 Some machines never actually require alignment; they allow reference to any
1763 data type even at an odd addresses.  For these machines, @code{__alignof__}
1764 reports the @emph{recommended} alignment of a type.
1765
1766 When the operand of @code{__alignof__} is an lvalue rather than a type, the
1767 value is the largest alignment that the lvalue is known to have.  It may
1768 have this alignment as a result of its data type, or because it is part of
1769 a structure and inherits alignment from that structure.  For example, after
1770 this declaration:
1771
1772 @example
1773 struct foo @{ int x; char y; @} foo1;
1774 @end example
1775
1776 @noindent
1777 the value of @code{__alignof__ (foo1.y)} is probably 2 or 4, the same as
1778 @code{__alignof__ (int)}, even though the data type of @code{foo1.y}
1779 does not itself demand any alignment.@refill
1780
1781 A related feature which lets you specify the alignment of an object is
1782 @code{__attribute__ ((aligned (@var{alignment})))}; see the following
1783 section.
1784
1785 @node Variable Attributes
1786 @section Specifying Attributes of Variables
1787 @cindex attribute of variables
1788 @cindex variable attributes
1789
1790 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1791 attributes of variables or structure fields.  This keyword is followed
1792 by an attribute specification inside double parentheses.  Eight
1793 attributes are currently defined for variables: @code{aligned},
1794 @code{mode}, @code{nocommon}, @code{packed}, @code{section},
1795 @code{transparent_union}, @code{unused}, and @code{weak}.  Other
1796 attributes are available for functions (@pxref{Function Attributes}) and
1797 for types (@pxref{Type Attributes}).
1798
1799 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1800 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1801 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1802 you may use @code{__aligned__} instead of @code{aligned}.
1803
1804 @table @code
1805 @cindex @code{aligned} attribute
1806 @item aligned (@var{alignment})
1807 This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
1808 structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
1809
1810 @smallexample
1811 int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
1812 @end smallexample
1813
1814 @noindent
1815 causes the compiler to allocate the global variable @code{x} on a
1816 16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction with
1817 an @code{asm} expression to access the @code{move16} instruction which
1818 requires 16-byte aligned operands.
1819
1820 You can also specify the alignment of structure fields.  For example, to
1821 create a double-word aligned @code{int} pair, you could write:
1822
1823 @smallexample
1824 struct foo @{ int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); @};
1825 @end smallexample
1826
1827 @noindent
1828 This is an alternative to creating a union with a @code{double} member
1829 that forces the union to be double-word aligned.
1830
1831 It is not possible to specify the alignment of functions; the alignment
1832 of functions is determined by the machine's requirements and cannot be
1833 changed.  You cannot specify alignment for a typedef name because such a
1834 name is just an alias, not a distinct type.
1835
1836 As in the preceding examples, you can explicitly specify the alignment
1837 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given variable or
1838 structure field.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
1839 and just ask the compiler to align a variable or field to the maximum
1840 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
1841 example, you could write:
1842
1843 @smallexample
1844 short array[3] __attribute__ ((aligned));
1845 @end smallexample
1846
1847 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned} attribute
1848 specification, the compiler automatically sets the alignment for the declared
1849 variable or field to the largest alignment which is ever used for any data
1850 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often make
1851 copy operations more efficient, because the compiler can use whatever
1852 instructions copy the biggest chunks of memory when performing copies to
1853 or from the variables or fields that you have aligned this way.
1854
1855 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
1856 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
1857
1858 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
1859 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
1860 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
1861 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
1862 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
1863 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
1864 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
1865 alignment.  See your linker documentation for further information.
1866
1867 @item mode (@var{mode})
1868 @cindex @code{mode} attribute
1869 This attribute specifies the data type for the declaration---whichever
1870 type corresponds to the mode @var{mode}.  This in effect lets you
1871 request an integer or floating point type according to its width.
1872
1873 You may also specify a mode of @samp{byte} or @samp{__byte__} to
1874 indicate the mode corresponding to a one-byte integer, @samp{word} or
1875 @samp{__word__} for the mode of a one-word integer, and @samp{pointer}
1876 or @samp{__pointer__} for the mode used to represent pointers.
1877
1878 @item nocommon
1879 @cindex @code{nocommon} attribute
1880 This attribute specifies requests GNU CC not to place a variable
1881 ``common'' but instead to allocate space for it directly.  If you
1882 specify the @samp{-fno-common} flag, GNU CC will do this for all
1883 variables.
1884
1885 Specifying the @code{nocommon} attribute for a variable provides an
1886 initialization of zeros.  A variable may only be initialized in one
1887 source file.
1888
1889 @item packed
1890 @cindex @code{packed} attribute
1891 The @code{packed} attribute specifies that a variable or structure field
1892 should have the smallest possible alignment---one byte for a variable,
1893 and one bit for a field, unless you specify a larger value with the
1894 @code{aligned} attribute.
1895
1896 Here is a structure in which the field @code{x} is packed, so that it
1897 immediately follows @code{a}:
1898
1899 @example
1900 struct foo
1901 @{
1902   char a;
1903   int x[2] __attribute__ ((packed));
1904 @};
1905 @end example
1906
1907 @item section ("section-name")
1908 @cindex @code{section} variable attribute
1909 Normally, the compiler places the objects it generates in sections like
1910 @code{data} and @code{bss}.  Sometimes, however, you need additional sections,
1911 or you need certain particular variables to appear in special sections,
1912 for example to map to special hardware.  The @code{section}
1913 attribute specifies that a variable (or function) lives in a particular
1914 section.  For example, this small program uses several specific section names:
1915
1916 @smallexample
1917 struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = @{ 0 @};
1918 struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = @{ 0 @};
1919 char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = @{ 0 @};
1920 int init_data __attribute__ ((section ("INITDATA"))) = 0;
1921
1922 main()
1923 @{
1924   /* Initialize stack pointer */
1925   init_sp (stack + sizeof (stack));
1926
1927   /* Initialize initialized data */
1928   memcpy (&init_data, &data, &edata - &data);
1929
1930   /* Turn on the serial ports */
1931   init_duart (&a);
1932   init_duart (&b);
1933 @}
1934 @end smallexample
1935
1936 @noindent
1937 Use the @code{section} attribute with an @emph{initialized} definition
1938 of a @emph{global} variable, as shown in the example.  GNU CC issues
1939 a warning and otherwise ignores the @code{section} attribute in
1940 uninitialized variable declarations.
1941
1942 You may only use the @code{section} attribute with a fully initialized
1943 global definition because of the way linkers work.  The linker requires
1944 each object be defined once, with the exception that uninitialized
1945 variables tentatively go in the @code{common} (or @code{bss}) section
1946 and can be multiply "defined".  You can force a variable to be
1947 initialized with the @samp{-fno-common} flag or the @code{nocommon}
1948 attribute.
1949
1950 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
1951 attribute is not available on all platforms.
1952 If you need to map the entire contents of a module to a particular
1953 section, consider using the facilities of the linker instead.
1954
1955 @item transparent_union
1956 This attribute, attached to a function parameter which is a union, means
1957 that the corresponding argument may have the type of any union member,
1958 but the argument is passed as if its type were that of the first union
1959 member.  For more details see @xref{Type Attributes}.  You can also use
1960 this attribute on a @code{typedef} for a union data type; then it
1961 applies to all function parameters with that type.
1962
1963 @item unused
1964 This attribute, attached to a variable, means that the variable is meant
1965 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
1966 variable.
1967
1968 @item weak
1969 The @code{weak} attribute is described in @xref{Function Attributes}.
1970
1971 @item model (@var{model-name})
1972 @cindex variable addressability on the M32R/D
1973 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object.
1974 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
1975 or @code{large}, representing each of the code models.
1976
1977 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
1978 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction).
1979
1980 Medium and large model objects may live anywhere in the 32 bit address space
1981 (the compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their
1982 addresses).
1983
1984 @end table
1985
1986 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
1987 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
1988 packed))}.
1989
1990 @node Type Attributes
1991 @section Specifying Attributes of Types
1992 @cindex attribute of types
1993 @cindex type attributes
1994
1995 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1996 attributes of @code{struct} and @code{union} types when you define such
1997 types.  This keyword is followed by an attribute specification inside
1998 double parentheses.  Three attributes are currently defined for types:
1999 @code{aligned}, @code{packed}, and @code{transparent_union}.  Other
2000 attributes are defined for functions (@pxref{Function Attributes}) and
2001 for variables (@pxref{Variable Attributes}).
2002
2003 You may also specify any one of these attributes with @samp{__}
2004 preceding and following its keyword.  This allows you to use these
2005 attributes in header files without being concerned about a possible
2006 macro of the same name.  For example, you may use @code{__aligned__}
2007 instead of @code{aligned}.
2008
2009 You may specify the @code{aligned} and @code{transparent_union}
2010 attributes either in a @code{typedef} declaration or just past the
2011 closing curly brace of a complete enum, struct or union type
2012 @emph{definition} and the @code{packed} attribute only past the closing
2013 brace of a definition.
2014
2015 @table @code
2016 @cindex @code{aligned} attribute
2017 @item aligned (@var{alignment})
2018 This attribute specifies a minimum alignment (in bytes) for variables
2019 of the specified type.  For example, the declarations:
2020
2021 @smallexample
2022 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned (8)));
2023 typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));
2024 @end smallexample
2025
2026 @noindent
2027 force the compiler to insure (as far as it can) that each variable whose
2028 type is @code{struct S} or @code{more_aligned_int} will be allocated and
2029 aligned @emph{at least} on a 8-byte boundary.  On a Sparc, having all
2030 variables of type @code{struct S} aligned to 8-byte boundaries allows
2031 the compiler to use the @code{ldd} and @code{std} (doubleword load and
2032 store) instructions when copying one variable of type @code{struct S} to
2033 another, thus improving run-time efficiency.
2034
2035 Note that the alignment of any given @code{struct} or @code{union} type
2036 is required by the ANSI C standard to be at least a perfect multiple of
2037 the lowest common multiple of the alignments of all of the members of
2038 the @code{struct} or @code{union} in question.  This means that you @emph{can}
2039 effectively adjust the alignment of a @code{struct} or @code{union}
2040 type by attaching an @code{aligned} attribute to any one of the members
2041 of such a type, but the notation illustrated in the example above is a
2042 more obvious, intuitive, and readable way to request the compiler to
2043 adjust the alignment of an entire @code{struct} or @code{union} type.
2044
2045 As in the preceding example, you can explicitly specify the alignment
2046 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given @code{struct}
2047 or @code{union} type.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
2048 and just ask the compiler to align a type to the maximum
2049 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
2050 example, you could write:
2051
2052 @smallexample
2053 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned));
2054 @end smallexample
2055
2056 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned}
2057 attribute specification, the compiler automatically sets the alignment
2058 for the type to the largest alignment which is ever used for any data
2059 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often
2060 make copy operations more efficient, because the compiler can use
2061 whatever instructions copy the biggest chunks of memory when performing
2062 copies to or from the variables which have types that you have aligned
2063 this way.
2064
2065 In the example above, if the size of each @code{short} is 2 bytes, then
2066 the size of the entire @code{struct S} type is 6 bytes.  The smallest
2067 power of two which is greater than or equal to that is 8, so the
2068 compiler sets the alignment for the entire @code{struct S} type to 8
2069 bytes.
2070
2071 Note that although you can ask the compiler to select a time-efficient
2072 alignment for a given type and then declare only individual stand-alone
2073 objects of that type, the compiler's ability to select a time-efficient
2074 alignment is primarily useful only when you plan to create arrays of
2075 variables having the relevant (efficiently aligned) type.  If you
2076 declare or use arrays of variables of an efficiently-aligned type, then
2077 it is likely that your program will also be doing pointer arithmetic (or
2078 subscripting, which amounts to the same thing) on pointers to the
2079 relevant type, and the code that the compiler generates for these
2080 pointer arithmetic operations will often be more efficient for
2081 efficiently-aligned types than for other types.
2082
2083 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2084 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2085
2086 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2087 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2088 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2089 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2090 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2091 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2092 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2093 alignment.  See your linker documentation for further information.
2094
2095 @item packed
2096 This attribute, attached to an @code{enum}, @code{struct}, or
2097 @code{union} type definition, specified that the minimum required memory
2098 be used to represent the type.
2099
2100 Specifying this attribute for @code{struct} and @code{union} types is
2101 equivalent to specifying the @code{packed} attribute on each of the
2102 structure or union members.  Specifying the @samp{-fshort-enums}
2103 flag on the line is equivalent to specifying the @code{packed}
2104 attribute on all @code{enum} definitions.
2105
2106 You may only specify this attribute after a closing curly brace on an
2107 @code{enum} definition, not in a @code{typedef} declaration, unless that
2108 declaration also contains the definition of the @code{enum}.
2109
2110 @item transparent_union
2111 This attribute, attached to a @code{union} type definition, indicates
2112 that any function parameter having that union type causes calls to that
2113 function to be treated in a special way.
2114
2115 First, the argument corresponding to a transparent union type can be of
2116 any type in the union; no cast is required.  Also, if the union contains
2117 a pointer type, the corresponding argument can be a null pointer
2118 constant or a void pointer expression; and if the union contains a void
2119 pointer type, the corresponding argument can be any pointer expression.
2120 If the union member type is a pointer, qualifiers like @code{const} on
2121 the referenced type must be respected, just as with normal pointer
2122 conversions.
2123
2124 Second, the argument is passed to the function using the calling
2125 conventions of first member of the transparent union, not the calling
2126 conventions of the union itself.  All members of the union must have the
2127 same machine representation; this is necessary for this argument passing
2128 to work properly.
2129
2130 Transparent unions are designed for library functions that have multiple
2131 interfaces for compatibility reasons.  For example, suppose the
2132 @code{wait} function must accept either a value of type @code{int *} to
2133 comply with Posix, or a value of type @code{union wait *} to comply with
2134 the 4.1BSD interface.  If @code{wait}'s parameter were @code{void *},
2135 @code{wait} would accept both kinds of arguments, but it would also
2136 accept any other pointer type and this would make argument type checking
2137 less useful.  Instead, @code{<sys/wait.h>} might define the interface
2138 as follows:
2139
2140 @smallexample
2141 typedef union
2142   @{
2143     int *__ip;
2144     union wait *__up;
2145   @} wait_status_ptr_t __attribute__ ((__transparent_union__));
2146
2147 pid_t wait (wait_status_ptr_t);
2148 @end smallexample
2149
2150 This interface allows either @code{int *} or @code{union wait *}
2151 arguments to be passed, using the @code{int *} calling convention.
2152 The program can call @code{wait} with arguments of either type:
2153
2154 @example
2155 int w1 () @{ int w; return wait (&w); @}
2156 int w2 () @{ union wait w; return wait (&w); @}
2157 @end example
2158
2159 With this interface, @code{wait}'s implementation might look like this:
2160
2161 @example
2162 pid_t wait (wait_status_ptr_t p)
2163 @{
2164   return waitpid (-1, p.__ip, 0);
2165 @}
2166 @end example
2167
2168 @item unused
2169 When attached to a type (including a @code{union} or a @code{struct}),
2170 this attribute means that variables of that type are meant to appear
2171 possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for any variables of
2172 that type, even if the variable appears to do nothing.  This is often
2173 the case with lock or thread classes, which are usually defined and then
2174 not referenced, but contain constructors and destructors that have
2175 nontrivial bookkeeping functions.
2176
2177 @end table
2178
2179 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2180 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2181 packed))}.
2182
2183 @node Inline
2184 @section An Inline Function is As Fast As a Macro
2185 @cindex inline functions
2186 @cindex integrating function code
2187 @cindex open coding
2188 @cindex macros, inline alternative
2189
2190 By declaring a function @code{inline}, you can direct GNU CC to
2191 integrate that function's code into the code for its callers.  This
2192 makes execution faster by eliminating the function-call overhead; in
2193 addition, if any of the actual argument values are constant, their known
2194 values may permit simplifications at compile time so that not all of the
2195 inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
2196 less predictable; object code may be larger or smaller with function
2197 inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
2198 optimization and it really ``works'' only in optimizing compilation.  If
2199 you don't use @samp{-O}, no function is really inline.
2200
2201 To declare a function inline, use the @code{inline} keyword in its
2202 declaration, like this:
2203
2204 @example
2205 inline int
2206 inc (int *a)
2207 @{
2208   (*a)++;
2209 @}
2210 @end example
2211
2212 (If you are writing a header file to be included in ANSI C programs, write
2213 @code{__inline__} instead of @code{inline}.  @xref{Alternate Keywords}.)
2214
2215 You can also make all ``simple enough'' functions inline with the option
2216 @samp{-finline-functions}.  Note that certain usages in a function
2217 definition can make it unsuitable for inline substitution.
2218
2219 Note that in C and Objective C, unlike C++, the @code{inline} keyword
2220 does not affect the linkage of the function.
2221
2222 @cindex automatic @code{inline} for C++ member fns
2223 @cindex @code{inline} automatic for C++ member fns
2224 @cindex member fns, automatically @code{inline}
2225 @cindex C++ member fns, automatically @code{inline}
2226 GNU CC automatically inlines member functions defined within the class
2227 body of C++ programs even if they are not explicitly declared
2228 @code{inline}.  (You can override this with @samp{-fno-default-inline};
2229 @pxref{C++ Dialect Options,,Options Controlling C++ Dialect}.)
2230
2231 @cindex inline functions, omission of
2232 When a function is both inline and @code{static}, if all calls to the
2233 function are integrated into the caller, and the function's address is
2234 never used, then the function's own assembler code is never referenced.
2235 In this case, GNU CC does not actually output assembler code for the
2236 function, unless you specify the option @samp{-fkeep-inline-functions}.
2237 Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
2238 calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
2239 neither can recursive calls within the definition).  If there is a
2240 nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
2241 usual.  The function must also be compiled as usual if the program
2242 refers to its address, because that can't be inlined.
2243
2244 @cindex non-static inline function
2245 When an inline function is not @code{static}, then the compiler must assume
2246 that there may be calls from other source files; since a global symbol can
2247 be defined only once in any program, the function must not be defined in
2248 the other source files, so the calls therein cannot be integrated.
2249 Therefore, a non-@code{static} inline function is always compiled on its
2250 own in the usual fashion.
2251
2252 If you specify both @code{inline} and @code{extern} in the function
2253 definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
2254 is the function compiled on its own, not even if you refer to its
2255 address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
2256 if you had only declared the function, and had not defined it.
2257
2258 This combination of @code{inline} and @code{extern} has almost the
2259 effect of a macro.  The way to use it is to put a function definition in
2260 a header file with these keywords, and put another copy of the
2261 definition (lacking @code{inline} and @code{extern}) in a library file.
2262 The definition in the header file will cause most calls to the function
2263 to be inlined.  If any uses of the function remain, they will refer to
2264 the single copy in the library.
2265
2266 GNU C does not inline any functions when not optimizing.  It is not
2267 clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
2268 that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
2269 did the easy thing, and turned it off.
2270
2271 @node Extended Asm
2272 @section Assembler Instructions with C Expression Operands
2273 @cindex extended @code{asm}
2274 @cindex @code{asm} expressions
2275 @cindex assembler instructions
2276 @cindex registers
2277
2278 In an assembler instruction using @code{asm}, you can specify the
2279 operands of the instruction using C expressions.  This means you need not
2280 guess which registers or memory locations will contain the data you want
2281 to use.
2282
2283 You must specify an assembler instruction template much like what
2284 appears in a machine description, plus an operand constraint string for
2285 each operand.
2286
2287 For example, here is how to use the 68881's @code{fsinx} instruction:
2288
2289 @example
2290 asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
2291 @end example
2292
2293 @noindent
2294 Here @code{angle} is the C expression for the input operand while
2295 @code{result} is that of the output operand.  Each has @samp{"f"} as its
2296 operand constraint, saying that a floating point register is required.
2297 The @samp{=} in @samp{=f} indicates that the operand is an output; all
2298 output operands' constraints must use @samp{=}.  The constraints use the
2299 same language used in the machine description (@pxref{Constraints}).
2300
2301 Each operand is described by an operand-constraint string followed by
2302 the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
2303 template from the first output operand and another separates the last
2304 output operand from the first input, if any.  Commas separate the
2305 operands within each group.  The total number of operands is limited to
2306 ten or to the maximum number of operands in any instruction pattern in
2307 the machine description, whichever is greater.
2308
2309 If there are no output operands but there are input operands, you must
2310 place two consecutive colons surrounding the place where the output
2311 operands would go.
2312
2313 Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check this.
2314 The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot check
2315 whether the operands have data types that are reasonable for the
2316 instruction being executed.  It does not parse the assembler instruction
2317 template and does not know what it means or even whether it is valid
2318 assembler input.  The extended @code{asm} feature is most often used for
2319 machine instructions the compiler itself does not know exist.  If
2320 the output expression cannot be directly addressed (for example, it is a
2321 bit field), your constraint must allow a register.  In that case, GNU CC
2322 will use the register as the output of the @code{asm}, and then store
2323 that register into the output.
2324
2325 The ordinary output operands must be write-only; GNU CC will assume that
2326 the values in these operands before the instruction are dead and need
2327 not be generated.  Extended asm supports input-output or read-write
2328 operands.  Use the constraint character @samp{+} to indicate such an
2329 operand and list it with the output operands.
2330
2331 When the constraints for the read-write operand (or the operand in which
2332 only some of the bits are to be changed) allows a register, you may, as
2333 an alternative, logically split its function into two separate operands,
2334 one input operand and one write-only output operand.  The connection
2335 between them is expressed by constraints which say they need to be in
2336 the same location when the instruction executes.  You can use the same C
2337 expression for both operands, or different expressions.  For example,
2338 here we write the (fictitious) @samp{combine} instruction with
2339 @code{bar} as its read-only source operand and @code{foo} as its
2340 read-write destination:
2341
2342 @example
2343 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
2344 @end example
2345
2346 @noindent
2347 The constraint @samp{"0"} for operand 1 says that it must occupy the
2348 same location as operand 0.  A digit in constraint is allowed only in an
2349 input operand and it must refer to an output operand.
2350
2351 Only a digit in the constraint can guarantee that one operand will be in
2352 the same place as another.  The mere fact that @code{foo} is the value
2353 of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
2354 same place in the generated assembler code.  The following would not
2355 work reliably:
2356
2357 @example
2358 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
2359 @end example
2360
2361 Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to be in
2362 different registers; GNU CC knows no reason not to do so.  For example, the
2363 compiler might find a copy of the value of @code{foo} in one register and
2364 use it for operand 1, but generate the output operand 0 in a different
2365 register (copying it afterward to @code{foo}'s own address).  Of course,
2366 since the register for operand 1 is not even mentioned in the assembler
2367 code, the result will not work, but GNU CC can't tell that.
2368
2369 Some instructions clobber specific hard registers.  To describe this,
2370 write a third colon after the input operands, followed by the names of
2371 the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a realistic
2372 example for the VAX:
2373
2374 @example
2375 asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
2376               : /* no outputs */
2377               : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
2378               : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
2379 @end example
2380
2381 If you refer to a particular hardware register from the assembler code,
2382 you will probably have to list the register after the third colon to
2383 tell the compiler the register's value is modified.  In some assemblers,
2384 the register names begin with @samp{%}; to produce one @samp{%} in the
2385 assembler code, you must write @samp{%%} in the input.
2386
2387 If your assembler instruction can alter the condition code register, add
2388 @samp{cc} to the list of clobbered registers.  GNU CC on some machines
2389 represents the condition codes as a specific hardware register;
2390 @samp{cc} serves to name this register.  On other machines, the
2391 condition code is handled differently, and specifying @samp{cc} has no
2392 effect.  But it is valid no matter what the machine.
2393
2394 If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
2395 fashion, add @samp{memory} to the list of clobbered registers.  This
2396 will cause GNU CC to not keep memory values cached in registers across
2397 the assembler instruction.
2398
2399 You can put multiple assembler instructions together in a single
2400 @code{asm} template, separated either with newlines (written as
2401 @samp{\n}) or with semicolons if the assembler allows such semicolons.
2402 The GNU assembler allows semicolons and most Unix assemblers seem to do
2403 so.  The input operands are guaranteed not to use any of the clobbered
2404 registers, and neither will the output operands' addresses, so you can
2405 read and write the clobbered registers as many times as you like.  Here
2406 is an example of multiple instructions in a template; it assumes the
2407 subroutine @code{_foo} accepts arguments in registers 9 and 10:
2408
2409 @example
2410 asm ("movl %0,r9;movl %1,r10;call _foo"
2411      : /* no outputs */
2412      : "g" (from), "g" (to)
2413      : "r9", "r10");
2414 @end example
2415
2416 Unless an output operand has the @samp{&} constraint modifier, GNU CC
2417 may allocate it in the same register as an unrelated input operand, on
2418 the assumption the inputs are consumed before the outputs are produced.
2419 This assumption may be false if the assembler code actually consists of
2420 more than one instruction.  In such a case, use @samp{&} for each output
2421 operand that may not overlap an input.  @xref{Modifiers}.
2422
2423 If you want to test the condition code produced by an assembler
2424 instruction, you must include a branch and a label in the @code{asm}
2425 construct, as follows:
2426
2427 @example
2428 asm ("clr %0;frob %1;beq 0f;mov #1,%0;0:"
2429      : "g" (result)
2430      : "g" (input));
2431 @end example
2432
2433 @noindent
2434 This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
2435 and most Unix assemblers do.
2436
2437 Speaking of labels, jumps from one @code{asm} to another are not
2438 supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps, and
2439 therefore they cannot take account of them when deciding how to
2440 optimize.
2441
2442 @cindex macros containing @code{asm}
2443 Usually the most convenient way to use these @code{asm} instructions is to
2444 encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
2445
2446 @example
2447 #define sin(x)       \
2448 (@{ double __value, __arg = (x);   \
2449    asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
2450    __value; @})
2451 @end example
2452
2453 @noindent
2454 Here the variable @code{__arg} is used to make sure that the instruction
2455 operates on a proper @code{double} value, and to accept only those
2456 arguments @code{x} which can convert automatically to a @code{double}.
2457
2458 Another way to make sure the instruction operates on the correct data
2459 type is to use a cast in the @code{asm}.  This is different from using a
2460 variable @code{__arg} in that it converts more different types.  For
2461 example, if the desired type were @code{int}, casting the argument to
2462 @code{int} would accept a pointer with no complaint, while assigning the
2463 argument to an @code{int} variable named @code{__arg} would warn about
2464 using a pointer unless the caller explicitly casts it.
2465
2466 If an @code{asm} has output operands, GNU CC assumes for optimization
2467 purposes the instruction has no side effects except to change the output
2468 operands.  This does not mean instructions with a side effect cannot be
2469 used, but you must be careful, because the compiler may eliminate them
2470 if the output operands aren't used, or move them out of loops, or
2471 replace two with one if they constitute a common subexpression.  Also,
2472 if your instruction does have a side effect on a variable that otherwise
2473 appears not to change, the old value of the variable may be reused later
2474 if it happens to be found in a register.
2475
2476 You can prevent an @code{asm} instruction from being deleted, moved
2477 significantly, or combined, by writing the keyword @code{volatile} after
2478 the @code{asm}.  For example:
2479
2480 @example
2481 #define get_and_set_priority(new)  \
2482 (@{ int __old; \
2483    asm volatile ("get_and_set_priority %0, %1": "=g" (__old) : "g" (new)); \
2484    __old; @})
2485 b@end example
2486
2487 @noindent
2488 If you write an @code{asm} instruction with no outputs, GNU CC will know
2489 the instruction has side-effects and will not delete the instruction or
2490 move it outside of loops.  If the side-effects of your instruction are
2491 not purely external, but will affect variables in your program in ways
2492 other than reading the inputs and clobbering the specified registers or
2493 memory, you should write the @code{volatile} keyword to prevent future
2494 versions of GNU CC from moving the instruction around within a core
2495 region.
2496
2497 An @code{asm} instruction without any operands or clobbers (and ``old
2498 style'' @code{asm}) will not be deleted or moved significantly,
2499 regardless, unless it is unreachable, the same wasy as if you had
2500 written a @code{volatile} keyword.
2501
2502 Note that even a volatile @code{asm} instruction can be moved in ways
2503 that appear insignificant to the compiler, such as across jump
2504 instructions.  You can't expect a sequence of volatile @code{asm}
2505 instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
2506 output, use a single @code{asm}.
2507
2508 It is a natural idea to look for a way to give access to the condition
2509 code left by the assembler instruction.  However, when we attempted to
2510 implement this, we found no way to make it work reliably.  The problem
2511 is that output operands might need reloading, which would result in
2512 additional following ``store'' instructions.  On most machines, these
2513 instructions would alter the condition code before there was time to
2514 test it.  This problem doesn't arise for ordinary ``test'' and
2515 ``compare'' instructions because they don't have any output operands.
2516
2517 If you are writing a header file that should be includable in ANSI C
2518 programs, write @code{__asm__} instead of @code{asm}.  @xref{Alternate
2519 Keywords}.
2520
2521 @ifclear INTERNALS
2522 @c Show the details on constraints if they do not appear elsewhere in
2523 @c the manual
2524 @include md.texi
2525 @end ifclear
2526
2527 @node Asm Labels
2528 @section Controlling Names Used in Assembler Code
2529 @cindex assembler names for identifiers
2530 @cindex names used in assembler code
2531 @cindex identifiers, names in assembler code
2532
2533 You can specify the name to be used in the assembler code for a C
2534 function or variable by writing the @code{asm} (or @code{__asm__})
2535 keyword after the declarator as follows:
2536
2537 @example
2538 int foo asm ("myfoo") = 2;
2539 @end example
2540
2541 @noindent
2542 This specifies that the name to be used for the variable @code{foo} in
2543 the assembler code should be @samp{myfoo} rather than the usual
2544 @samp{_foo}.
2545
2546 On systems where an underscore is normally prepended to the name of a C
2547 function or variable, this feature allows you to define names for the
2548 linker that do not start with an underscore.
2549
2550 You cannot use @code{asm} in this way in a function @emph{definition}; but
2551 you can get the same effect by writing a declaration for the function
2552 before its definition and putting @code{asm} there, like this:
2553
2554 @example
2555 extern func () asm ("FUNC");
2556
2557 func (x, y)
2558      int x, y;
2559 @dots{}
2560 @end example
2561
2562 It is up to you to make sure that the assembler names you choose do not
2563 conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
2564 register name; that would produce completely invalid assembler code.  GNU
2565 CC does not as yet have the ability to store static variables in registers.
2566 Perhaps that will be added.
2567
2568 @node Explicit Reg Vars
2569 @section Variables in Specified Registers
2570 @cindex explicit register variables
2571 @cindex variables in specified registers
2572 @cindex specified registers
2573 @cindex registers, global allocation
2574
2575 GNU C allows you to put a few global variables into specified hardware
2576 registers.  You can also specify the register in which an ordinary
2577 register variable should be allocated.
2578
2579 @itemize @bullet
2580 @item
2581 Global register variables reserve registers throughout the program.
2582 This may be useful in programs such as programming language
2583 interpreters which have a couple of global variables that are accessed
2584 very often.
2585
2586 @item
2587 Local register variables in specific registers do not reserve the
2588 registers.  The compiler's data flow analysis is capable of determining
2589 where the specified registers contain live values, and where they are
2590 available for other uses.
2591
2592 These local variables are sometimes convenient for use with the extended
2593 @code{asm} feature (@pxref{Extended Asm}), if you want to write one
2594 output of the assembler instruction directly into a particular register.
2595 (This will work provided the register you specify fits the constraints
2596 specified for that operand in the @code{asm}.)
2597 @end itemize
2598
2599 @menu
2600 * Global Reg Vars::
2601 * Local Reg Vars::
2602 @end menu
2603
2604 @node Global Reg Vars
2605 @subsection Defining Global Register Variables
2606 @cindex global register variables
2607 @cindex registers, global variables in
2608
2609 You can define a global register variable in GNU C like this:
2610
2611 @example
2612 register int *foo asm ("a5");
2613 @end example
2614
2615 @noindent
2616 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Choose a
2617 register which is normally saved and restored by function calls on your
2618 machine, so that library routines will not clobber it.
2619
2620 Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
2621 conditionalize your program according to cpu type.  The register
2622 @code{a5} would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer
2623 type.  On machines with register windows, be sure to choose a ``global''
2624 register that is not affected magically by the function call mechanism.
2625
2626 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2627 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2628 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2629
2630 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
2631 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
2632 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
2633
2634 Defining a global register variable in a certain register reserves that
2635 register entirely for this use, at least within the current compilation.
2636 The register will not be allocated for any other purpose in the functions
2637 in the current compilation.  The register will not be saved and restored by
2638 these functions.  Stores into this register are never deleted even if they
2639 would appear to be dead, but references may be deleted or moved or
2640 simplified.
2641
2642 It is not safe to access the global register variables from signal
2643 handlers, or from more than one thread of control, because the system
2644 library routines may temporarily use the register for other things (unless
2645 you recompile them specially for the task at hand).
2646
2647 @cindex @code{qsort}, and global register variables
2648 It is not safe for one function that uses a global register variable to
2649 call another such function @code{foo} by way of a third function
2650 @code{lose} that was compiled without knowledge of this variable (i.e. in a
2651 different source file in which the variable wasn't declared).  This is
2652 because @code{lose} might save the register and put some other value there.
2653 For example, you can't expect a global register variable to be available in
2654 the comparison-function that you pass to @code{qsort}, since @code{qsort}
2655 might have put something else in that register.  (If you are prepared to
2656 recompile @code{qsort} with the same global register variable, you can
2657 solve this problem.)
2658
2659 If you want to recompile @code{qsort} or other source files which do not
2660 actually use your global register variable, so that they will not use that
2661 register for any other purpose, then it suffices to specify the compiler
2662 option @samp{-ffixed-@var{reg}}.  You need not actually add a global
2663 register declaration to their source code.
2664
2665 A function which can alter the value of a global register variable cannot
2666 safely be called from a function compiled without this variable, because it
2667 could clobber the value the caller expects to find there on return.
2668 Therefore, the function which is the entry point into the part of the
2669 program that uses the global register variable must explicitly save and
2670 restore the value which belongs to its caller.
2671
2672 @cindex register variable after @code{longjmp}
2673 @cindex global register after @code{longjmp}
2674 @cindex value after @code{longjmp}
2675 @findex longjmp
2676 @findex setjmp
2677 On most machines, @code{longjmp} will restore to each global register
2678 variable the value it had at the time of the @code{setjmp}.  On some
2679 machines, however, @code{longjmp} will not change the value of global
2680 register variables.  To be portable, the function that called @code{setjmp}
2681 should make other arrangements to save the values of the global register
2682 variables, and to restore them in a @code{longjmp}.  This way, the same
2683 thing will happen regardless of what @code{longjmp} does.
2684
2685 All global register variable declarations must precede all function
2686 definitions.  If such a declaration could appear after function
2687 definitions, the declaration would be too late to prevent the register from
2688 being used for other purposes in the preceding functions.
2689
2690 Global register variables may not have initial values, because an
2691 executable file has no means to supply initial contents for a register.
2692
2693 On the Sparc, there are reports that g3 @dots{} g7 are suitable
2694 registers, but certain library functions, such as @code{getwd}, as well
2695 as the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
2696 g2 are local temporaries.
2697
2698 On the 68000, a2 @dots{} a5 should be suitable, as should d2 @dots{} d7.
2699 Of course, it will not do to use more than a few of those.
2700
2701 @node Local Reg Vars
2702 @subsection Specifying Registers for Local Variables
2703 @cindex local variables, specifying registers
2704 @cindex specifying registers for local variables
2705 @cindex registers for local variables
2706
2707 You can define a local register variable with a specified register
2708 like this:
2709
2710 @example
2711 register int *foo asm ("a5");
2712 @end example
2713
2714 @noindent
2715 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Note
2716 that this is the same syntax used for defining global register
2717 variables, but for a local variable it would appear within a function.
2718
2719 Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
2720 problem, since specific registers are most often useful with explicit
2721 assembler instructions (@pxref{Extended Asm}).  Both of these things
2722 generally require that you conditionalize your program according to
2723 cpu type.
2724
2725 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2726 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2727 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2728
2729 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
2730 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
2731 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
2732
2733 Defining such a register variable does not reserve the register; it
2734 remains available for other uses in places where flow control determines
2735 the variable's value is not live.  However, these registers are made
2736 unavailable for use in the reload pass.  I would not be surprised if
2737 excessive use of this feature leaves the compiler too few available
2738 registers to compile certain functions.
2739
2740 @node Alternate Keywords
2741 @section Alternate Keywords
2742 @cindex alternate keywords
2743 @cindex keywords, alternate
2744
2745 The option @samp{-traditional} disables certain keywords; @samp{-ansi}
2746 disables certain others.  This causes trouble when you want to use GNU C
2747 extensions, or ANSI C features, in a general-purpose header file that
2748 should be usable by all programs, including ANSI C programs and traditional
2749 ones.  The keywords @code{asm}, @code{typeof} and @code{inline} cannot be
2750 used since they won't work in a program compiled with @samp{-ansi}, while
2751 the keywords @code{const}, @code{volatile}, @code{signed}, @code{typeof}
2752 and @code{inline} won't work in a program compiled with
2753 @samp{-traditional}.@refill
2754
2755 The way to solve these problems is to put @samp{__} at the beginning and
2756 end of each problematical keyword.  For example, use @code{__asm__}
2757 instead of @code{asm}, @code{__const__} instead of @code{const}, and
2758 @code{__inline__} instead of @code{inline}.
2759
2760 Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you want to
2761 compile with another compiler, you can define the alternate keywords as
2762 macros to replace them with the customary keywords.  It looks like this:
2763
2764 @example
2765 #ifndef __GNUC__
2766 #define __asm__ asm
2767 #endif
2768 @end example
2769
2770 @samp{-pedantic} causes warnings for many GNU C extensions.  You can
2771 prevent such warnings within one expression by writing
2772 @code{__extension__} before the expression.  @code{__extension__} has no
2773 effect aside from this.
2774
2775 @node Incomplete Enums
2776 @section Incomplete @code{enum} Types
2777
2778 You can define an @code{enum} tag without specifying its possible values.
2779 This results in an incomplete type, much like what you get if you write
2780 @code{struct foo} without describing the elements.  A later declaration
2781 which does specify the possible values completes the type.
2782
2783 You can't allocate variables or storage using the type while it is
2784 incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
2785
2786 This extension may not be very useful, but it makes the handling of
2787 @code{enum} more consistent with the way @code{struct} and @code{union}
2788 are handled.
2789
2790 This extension is not supported by GNU C++.
2791
2792 @node Function Names
2793 @section Function Names as Strings
2794
2795 GNU CC predefines two string variables to be the name of the current function.
2796 The variable @code{__FUNCTION__} is the name of the function as it appears
2797 in the source.  The variable @code{__PRETTY_FUNCTION__} is the name of
2798 the function pretty printed in a language specific fashion.
2799
2800 These names are always the same in a C function, but in a C++ function
2801 they may be different.  For example, this program:
2802
2803 @smallexample
2804 extern "C" @{
2805 extern int printf (char *, ...);
2806 @}
2807
2808 class a @{
2809  public:
2810   sub (int i)
2811     @{
2812       printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
2813       printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
2814     @}
2815 @};
2816
2817 int
2818 main (void)
2819 @{
2820   a ax;
2821   ax.sub (0);
2822   return 0;
2823 @}
2824 @end smallexample
2825
2826 @noindent
2827 gives this output:
2828
2829 @smallexample
2830 __FUNCTION__ = sub
2831 __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
2832 @end smallexample
2833
2834 These names are not macros: they are predefined string variables.
2835 For example, @samp{#ifdef __FUNCTION__} does not have any special
2836 meaning inside a function, since the preprocessor does not do anything
2837 special with the identifier @code{__FUNCTION__}.
2838
2839 @node Return Address
2840 @section Getting the Return or Frame Address of a Function
2841
2842 These functions may be used to get information about the callers of a
2843 function.
2844
2845 @table @code
2846 @item __builtin_return_address (@var{level})
2847 This function returns the return address of the current function, or of
2848 one of its callers.  The @var{level} argument is number of frames to
2849 scan up the call stack.  A value of @code{0} yields the return address
2850 of the current function, a value of @code{1} yields the return address
2851 of the caller of the current function, and so forth.
2852
2853 The @var{level} argument must be a constant integer.
2854
2855 On some machines it may be impossible to determine the return address of
2856 any function other than the current one; in such cases, or when the top
2857 of the stack has been reached, this function will return @code{0}.
2858
2859 This function should only be used with a non-zero argument for debugging
2860 purposes.
2861
2862 @item __builtin_frame_address (@var{level})
2863 This function is similar to @code{__builtin_return_address}, but it
2864 returns the address of the function frame rather than the return address
2865 of the function.  Calling @code{__builtin_frame_address} with a value of
2866 @code{0} yields the frame address of the current function, a value of
2867 @code{1} yields the frame address of the caller of the current function,
2868 and so forth.
2869
2870 The frame is the area on the stack which holds local variables and saved
2871 registers.  The frame address is normally the address of the first word
2872 pushed on to the stack by the function.  However, the exact definition
2873 depends upon the processor and the calling convention.  If the processor
2874 has a dedicated frame pointer register, and the function has a frame,
2875 then @code{__builtin_frame_address} will return the value of the frame
2876 pointer register.
2877
2878 The caveats that apply to @code{__builtin_return_address} apply to this
2879 function as well.
2880 @end table
2881
2882 @node C++ Extensions
2883 @chapter Extensions to the C++ Language
2884 @cindex extensions, C++ language
2885 @cindex C++ language extensions
2886
2887 The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and you
2888 can also use most of the C language extensions in your C++ programs).  If you
2889 want to write code that checks whether these features are available, you can
2890 test for the GNU compiler the same way as for C programs: check for a
2891 predefined macro @code{__GNUC__}.  You can also use @code{__GNUG__} to
2892 test specifically for GNU C++ (@pxref{Standard Predefined,,Standard
2893 Predefined Macros,cpp.info,The C Preprocessor}).
2894
2895 @menu
2896 * Naming Results::      Giving a name to C++ function return values.
2897 * Min and Max::         C++ Minimum and maximum operators.
2898 * Destructors and Goto:: Goto is safe to use in C++ even when destructors
2899                            are needed.
2900 * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
2901                          declarations and definitions.
2902 * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
2903                          each needed template instantiation is emitted.
2904 * C++ Signatures::      You can specify abstract types to get subtype
2905                          polymorphism independent from inheritance.
2906 @end menu
2907
2908 @node Naming Results
2909 @section Named Return Values in C++
2910
2911 @cindex @code{return}, in C++ function header
2912 @cindex return value, named, in C++
2913 @cindex named return value in C++
2914 @cindex C++ named return value
2915 GNU C++ extends the function-definition syntax to allow you to specify a
2916 name for the result of a function outside the body of the definition, in
2917 C++ programs:
2918
2919 @example
2920 @group
2921 @var{type}
2922 @var{functionname} (@var{args}) return @var{resultname};
2923 @{
2924   @dots{}
2925   @var{body}
2926   @dots{}
2927 @}
2928 @end group
2929 @end example
2930
2931 You can use this feature to avoid an extra constructor call when
2932 a function result has a class type.  For example, consider a function
2933 @code{m}, declared as @w{@samp{X v = m ();}}, whose result is of class
2934 @code{X}:
2935
2936 @example
2937 X
2938 m ()
2939 @{
2940   X b;
2941   b.a = 23;
2942   return b;
2943 @}
2944 @end example
2945
2946 @cindex implicit argument: return value
2947 Although @code{m} appears to have no arguments, in fact it has one implicit
2948 argument: the address of the return value.  At invocation, the address
2949 of enough space to hold @code{v} is sent in as the implicit argument.
2950 Then @code{b} is constructed and its @code{a} field is set to the value
2951 23.  Finally, a copy constructor (a constructor of the form @samp{X(X&)})
2952 is applied to @code{b}, with the (implicit) return value location as the
2953 target, so that @code{v} is now bound to the return value.
2954
2955 But this is wasteful.  The local @code{b} is declared just to hold
2956 something that will be copied right out.  While a compiler that
2957 combined an ``elision'' algorithm with interprocedural data flow
2958 analysis could conceivably eliminate all of this, it is much more
2959 practical to allow you to assist the compiler in generating
2960 efficient code by manipulating the return value explicitly,
2961 thus avoiding the local variable and copy constructor altogether.
2962
2963 Using the extended GNU C++ function-definition syntax, you can avoid the
2964 temporary allocation and copying by naming @code{r} as your return value
2965 at the outset, and assigning to its @code{a} field directly:
2966
2967 @example
2968 X
2969 m () return r;
2970 @{
2971   r.a = 23;
2972 @}
2973 @end example
2974
2975 @noindent
2976 The declaration of @code{r} is a standard, proper declaration, whose effects
2977 are executed @strong{before} any of the body of @code{m}.
2978
2979 Functions of this type impose no additional restrictions; in particular,
2980 you can execute @code{return} statements, or return implicitly by
2981 reaching the end of the function body (``falling off the edge'').
2982 Cases like
2983
2984 @example
2985 X
2986 m () return r (23);
2987 @{
2988   return;
2989 @}
2990 @end example
2991
2992 @noindent
2993 (or even @w{@samp{X m () return r (23); @{ @}}}) are unambiguous, since
2994 the return value @code{r} has been initialized in either case.  The
2995 following code may be hard to read, but also works predictably:
2996
2997 @example
2998 X
2999 m () return r;
3000 @{
3001   X b;
3002   return b;
3003 @}
3004 @end example
3005
3006 The return value slot denoted by @code{r} is initialized at the outset,
3007 but the statement @samp{return b;} overrides this value.  The compiler
3008 deals with this by destroying @code{r} (calling the destructor if there
3009 is one, or doing nothing if there is not), and then reinitializing
3010 @code{r} with @code{b}.
3011
3012 This extension is provided primarily to help people who use overloaded
3013 operators, where there is a great need to control not just the
3014 arguments, but the return values of functions.  For classes where the
3015 copy constructor incurs a heavy performance penalty (especially in the
3016 common case where there is a quick default constructor), this is a major
3017 savings.  The disadvantage of this extension is that you do not control
3018 when the default constructor for the return value is called: it is
3019 always called at the beginning.
3020
3021 @node Min and Max
3022 @section Minimum and Maximum Operators in C++
3023
3024 It is very convenient to have operators which return the ``minimum'' or the
3025 ``maximum'' of two arguments.  In GNU C++ (but not in GNU C),
3026
3027 @table @code
3028 @item @var{a} <? @var{b}
3029 @findex <?
3030 @cindex minimum operator
3031 is the @dfn{minimum}, returning the smaller of the numeric values
3032 @var{a} and @var{b};
3033
3034 @item @var{a} >? @var{b}
3035 @findex >?
3036 @cindex maximum operator
3037 is the @dfn{maximum}, returning the larger of the numeric values @var{a}
3038 and @var{b}.
3039 @end table
3040
3041 These operations are not primitive in ordinary C++, since you can
3042 use a macro to return the minimum of two things in C++, as in the
3043 following example.
3044
3045 @example
3046 #define MIN(X,Y) ((X) < (Y) ? : (X) : (Y))
3047 @end example
3048
3049 @noindent
3050 You might then use @w{@samp{int min = MIN (i, j);}} to set @var{min} to
3051 the minimum value of variables @var{i} and @var{j}.
3052
3053 However, side effects in @code{X} or @code{Y} may cause unintended
3054 behavior.  For example, @code{MIN (i++, j++)} will fail, incrementing
3055 the smaller counter twice.  A GNU C extension allows you to write safe
3056 macros that avoid this kind of problem (@pxref{Naming Types,,Naming an
3057 Expression's Type}).  However, writing @code{MIN} and @code{MAX} as
3058 macros also forces you to use function-call notation for a
3059 fundamental arithmetic operation.  Using GNU C++ extensions, you can
3060 write @w{@samp{int min = i <? j;}} instead.
3061
3062 Since @code{<?} and @code{>?} are built into the compiler, they properly
3063 handle expressions with side-effects;  @w{@samp{int min = i++ <? j++;}}
3064 works correctly.
3065
3066 @node Destructors and Goto
3067 @section @code{goto} and Destructors in GNU C++
3068
3069 @cindex @code{goto} in C++
3070 @cindex destructors vs @code{goto}
3071 In C++ programs, you can safely use the @code{goto} statement.  When you
3072 use it to exit a block which contains aggregates requiring destructors,
3073 the destructors will run before the @code{goto} transfers control.
3074
3075 @cindex constructors vs @code{goto}
3076 The compiler still forbids using @code{goto} to @emph{enter} a scope
3077 that requires constructors.
3078
3079 @node C++ Interface
3080 @section Declarations and Definitions in One Header
3081
3082 @cindex interface and implementation headers, C++
3083 @cindex C++ interface and implementation headers
3084 C++ object definitions can be quite complex.  In principle, your source
3085 code will need two kinds of things for each object that you use across
3086 more than one source file.  First, you need an @dfn{interface}
3087 specification, describing its structure with type declarations and
3088 function prototypes.  Second, you need the @dfn{implementation} itself.
3089 It can be tedious to maintain a separate interface description in a
3090 header file, in parallel to the actual implementation.  It is also
3091 dangerous, since separate interface and implementation definitions may
3092 not remain parallel.
3093
3094 @cindex pragmas, interface and implementation
3095 With GNU C++, you can use a single header file for both purposes.
3096
3097 @quotation
3098 @emph{Warning:} The mechanism to specify this is in transition.  For the
3099 nonce, you must use one of two @code{#pragma} commands; in a future
3100 release of GNU C++, an alternative mechanism will make these
3101 @code{#pragma} commands unnecessary.
3102 @end quotation
3103
3104 The header file contains the full definitions, but is marked with
3105 @samp{#pragma interface} in the source code.  This allows the compiler
3106 to use the header file only as an interface specification when ordinary
3107 source files incorporate it with @code{#include}.  In the single source
3108 file where the full implementation belongs, you can use either a naming
3109 convention or @samp{#pragma implementation} to indicate this alternate
3110 use of the header file.
3111
3112 @table @code
3113 @item #pragma interface
3114 @itemx #pragma interface "@var{subdir}/@var{objects}.h"
3115 @kindex #pragma interface
3116 Use this directive in @emph{header files} that define object classes, to save
3117 space in most of the object files that use those classes.  Normally,
3118 local copies of certain information (backup copies of inline member
3119 functions, debugging information, and the internal tables that implement
3120 virtual functions) must be kept in each object file that includes class
3121 definitions.  You can use this pragma to avoid such duplication.  When a
3122 header file containing @samp{#pragma interface} is included in a
3123 compilation, this auxiliary information will not be generated (unless
3124 the main input source file itself uses @samp{#pragma implementation}).
3125 Instead, the object files will contain references to be resolved at link
3126 time.
3127
3128 The second form of this directive is useful for the case where you have
3129 multiple headers with the same name in different directories.  If you
3130 use this form, you must specify the same string to @samp{#pragma
3131 implementation}.
3132
3133 @item #pragma implementation
3134 @itemx #pragma implementation "@var{objects}.h"
3135 @kindex #pragma implementation
3136 Use this pragma in a @emph{main input file}, when you want full output from
3137 included header files to be generated (and made globally visible).  The
3138 included header file, in turn, should use @samp{#pragma interface}.
3139 Backup copies of inline member functions, debugging information, and the
3140 internal tables used to implement virtual functions are all generated in
3141 implementation files.
3142
3143 @cindex implied @code{#pragma implementation}
3144 @cindex @code{#pragma implementation}, implied
3145 @cindex naming convention, implementation headers
3146 If you use @samp{#pragma implementation} with no argument, it applies to
3147 an include file with the same basename@footnote{A file's @dfn{basename}
3148 was the name stripped of all leading path information and of trailing
3149 suffixes, such as @samp{.h} or @samp{.C} or @samp{.cc}.} as your source
3150 file.  For example, in @file{allclass.cc}, giving just
3151 @samp{#pragma implementation}
3152 by itself is equivalent to @samp{#pragma implementation "allclass.h"}.
3153
3154 In versions of GNU C++ prior to 2.6.0 @file{allclass.h} was treated as
3155 an implementation file whenever you would include it from
3156 @file{allclass.cc} even if you never specified @samp{#pragma
3157 implementation}.  This was deemed to be more trouble than it was worth,
3158 however, and disabled.
3159
3160 If you use an explicit @samp{#pragma implementation}, it must appear in
3161 your source file @emph{before} you include the affected header files.
3162
3163 Use the string argument if you want a single implementation file to
3164 include code from multiple header files.  (You must also use
3165 @samp{#include} to include the header file; @samp{#pragma
3166 implementation} only specifies how to use the file---it doesn't actually
3167 include it.)
3168
3169 There is no way to split up the contents of a single header file into
3170 multiple implementation files.
3171 @end table
3172
3173 @cindex inlining and C++ pragmas
3174 @cindex C++ pragmas, effect on inlining
3175 @cindex pragmas in C++, effect on inlining
3176 @samp{#pragma implementation} and @samp{#pragma interface} also have an
3177 effect on function inlining.
3178
3179 If you define a class in a header file marked with @samp{#pragma
3180 interface}, the effect on a function defined in that class is similar to
3181 an explicit @code{extern} declaration---the compiler emits no code at
3182 all to define an independent version of the function.  Its definition
3183 is used only for inlining with its callers.
3184
3185 Conversely, when you include the same header file in a main source file
3186 that declares it as @samp{#pragma implementation}, the compiler emits
3187 code for the function itself; this defines a version of the function
3188 that can be found via pointers (or by callers compiled without
3189 inlining).  If all calls to the function can be inlined, you can avoid
3190 emitting the function by compiling with @samp{-fno-implement-inlines}.
3191 If any calls were not inlined, you will get linker errors.
3192
3193 @node Template Instantiation
3194 @section Where's the Template?
3195
3196 @cindex template instantiation
3197
3198 C++ templates are the first language feature to require more
3199 intelligence from the environment than one usually finds on a UNIX
3200 system.  Somehow the compiler and linker have to make sure that each
3201 template instance occurs exactly once in the executable if it is needed,
3202 and not at all otherwise.  There are two basic approaches to this
3203 problem, which I will refer to as the Borland model and the Cfront model.
3204
3205 @table @asis
3206 @item Borland model
3207 Borland C++ solved the template instantiation problem by adding the code
3208 equivalent of common blocks to their linker; the compiler emits template
3209 instances in each translation unit that uses them, and the linker
3210 collapses them together.  The advantage of this model is that the linker
3211 only has to consider the object files themselves; there is no external
3212 complexity to worry about.  This disadvantage is that compilation time
3213 is increased because the template code is being compiled repeatedly.
3214 Code written for this model tends to include definitions of all
3215 templates in the header file, since they must be seen to be
3216 instantiated.
3217
3218 @item Cfront model
3219 The AT&T C++ translator, Cfront, solved the template instantiation
3220 problem by creating the notion of a template repository, an
3221 automatically maintained place where template instances are stored.  A
3222 more modern version of the repository works as follows: As individual
3223 object files are built, the compiler places any template definitions and
3224 instantiations encountered in the repository.  At link time, the link
3225 wrapper adds in the objects in the repository and compiles any needed
3226 instances that were not previously emitted.  The advantages of this
3227 model are more optimal compilation speed and the ability to use the
3228 system linker; to implement the Borland model a compiler vendor also
3229 needs to replace the linker.  The disadvantages are vastly increased
3230 complexity, and thus potential for error; for some code this can be
3231 just as transparent, but in practice it can been very difficult to build
3232 multiple programs in one directory and one program in multiple
3233 directories.  Code written for this model tends to separate definitions
3234 of non-inline member templates into a separate file, which should be
3235 compiled separately.
3236 @end table
3237
3238 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
3239 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, g++ supports the
3240 Borland model.  On other systems, g++ implements neither automatic
3241 model.
3242
3243 A future version of g++ will support a hybrid model whereby the compiler
3244 will emit any instantiations for which the template definition is
3245 included in the compile, and store template definitions and
3246 instantiation context information into the object file for the rest.
3247 The link wrapper will extract that information as necessary and invoke
3248 the compiler to produce the remaining instantiations.  The linker will
3249 then combine duplicate instantiations.
3250
3251 In the mean time, you have the following options for dealing with
3252 template instantiations:
3253
3254 @enumerate
3255 @item
3256 Compile your template-using code with @samp{-frepo}.  The compiler will
3257 generate files with the extension @samp{.rpo} listing all of the
3258 template instantiations used in the corresponding object files which
3259 could be instantiated there; the link wrapper, @samp{collect2}, will
3260 then update the @samp{.rpo} files to tell the compiler where to place
3261 those instantiations and rebuild any affected object files.  The
3262 link-time overhead is negligible after the first pass, as the compiler
3263 will continue to place the instantiations in the same files.
3264
3265 This is your best option for application code written for the Borland
3266 model, as it will just work.  Code written for the Cfront model will
3267 need to be modified so that the template definitions are available at
3268 one or more points of instantiation; usually this is as simple as adding
3269 @code{#include <tmethods.cc>} to the end of each template header.
3270
3271 For library code, if you want the library to provide all of the template
3272 instantiations it needs, just try to link all of its object files
3273 together; the link will fail, but cause the instantiations to be
3274 generated as a side effect.  Be warned, however, that this may cause
3275 conflicts if multiple libraries try to provide the same instantiations.
3276 For greater control, use explicit instantiation as described in the next
3277 option.
3278
3279 @item
3280 Compile your code with @samp{-fno-implicit-templates} to disable the
3281 implicit generation of template instances, and explicitly instantiate
3282 all the ones you use.  This approach requires more knowledge of exactly
3283 which instances you need than do the others, but it's less
3284 mysterious and allows greater control.  You can scatter the explicit
3285 instantiations throughout your program, perhaps putting them in the
3286 translation units where the instances are used or the translation units
3287 that define the templates themselves; you can put all of the explicit
3288 instantiations you need into one big file; or you can create small files
3289 like
3290
3291 @example
3292 #include "Foo.h"
3293 #include "Foo.cc"
3294
3295 template class Foo<int>;
3296 template ostream& operator <<
3297                 (ostream&, const Foo<int>&);
3298 @end example
3299
3300 for each of the instances you need, and create a template instantiation
3301 library from those.
3302
3303 If you are using Cfront-model code, you can probably get away with not
3304 using @samp{-fno-implicit-templates} when compiling files that don't
3305 @samp{#include} the member template definitions.
3306
3307 If you use one big file to do the instantiations, you may want to
3308 compile it without @samp{-fno-implicit-templates} so you get all of the
3309 instances required by your explicit instantiations (but not by any
3310 other files) without having to specify them as well.
3311
3312 g++ has extended the template instantiation syntax outlined in the
3313 Working Paper to allow forward declaration of explicit instantiations,
3314 explicit instantiation of members of template classes and instantiation
3315 of the compiler support data for a template class (i.e. the vtable)
3316 without instantiating any of its members:
3317
3318 @example
3319 extern template int max (int, int);
3320 template void Foo<int>::f ();
3321 inline template class Foo<int>;
3322 @end example
3323
3324 @item
3325 Do nothing.  Pretend g++ does implement automatic instantiation
3326 management.  Code written for the Borland model will work fine, but
3327 each translation unit will contain instances of each of the templates it
3328 uses.  In a large program, this can lead to an unacceptable amount of code
3329 duplication.
3330
3331 @item
3332 Add @samp{#pragma interface} to all files containing template
3333 definitions.  For each of these files, add @samp{#pragma implementation
3334 "@var{filename}"} to the top of some @samp{.C} file which
3335 @samp{#include}s it.  Then compile everything with
3336 @samp{-fexternal-templates}.  The templates will then only be expanded
3337 in the translation unit which implements them (i.e. has a @samp{#pragma
3338 implementation} line for the file where they live); all other files will
3339 use external references.  If you're lucky, everything should work
3340 properly.  If you get undefined symbol errors, you need to make sure
3341 that each template instance which is used in the program is used in the
3342 file which implements that template.  If you don't have any use for a
3343 particular instance in that file, you can just instantiate it
3344 explicitly, using the syntax from the latest C++ working paper:
3345
3346 @example
3347 template class A<int>;
3348 template ostream& operator << (ostream&, const A<int>&);
3349 @end example
3350
3351 This strategy will work with code written for either model.  If you are
3352 using code written for the Cfront model, the file containing a class
3353 template and the file containing its member templates should be
3354 implemented in the same translation unit.
3355
3356 A slight variation on this approach is to instead use the flag
3357 @samp{-falt-external-templates}; this flag causes template
3358 instances to be emitted in the translation unit that implements the
3359 header where they are first instantiated, rather than the one which
3360 implements the file where the templates are defined.  This header must
3361 be the same in all translation units, or things are likely to break.
3362
3363 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
3364 more discussion of these pragmas.
3365 @end enumerate
3366
3367 @node C++ Signatures
3368 @section Type Abstraction using Signatures
3369
3370 @findex signature
3371 @cindex type abstraction, C++
3372 @cindex C++ type abstraction
3373 @cindex subtype polymorphism, C++
3374 @cindex C++ subtype polymorphism
3375 @cindex signatures, C++
3376 @cindex C++ signatures
3377
3378 In GNU C++, you can use the keyword @code{signature} to define a
3379 completely abstract class interface as a datatype.  You can connect this
3380 abstraction with actual classes using signature pointers.  If you want
3381 to use signatures, run the GNU compiler with the
3382 @samp{-fhandle-signatures} command-line option.  (With this option, the
3383 compiler reserves a second keyword @code{sigof} as well, for a future
3384 extension.)
3385
3386 Roughly, signatures are type abstractions or interfaces of classes.
3387 Some other languages have similar facilities.  C++ signatures are
3388 related to ML's signatures, Haskell's type classes, definition modules
3389 in Modula-2, interface modules in Modula-3, abstract types in Emerald,
3390 type modules in Trellis/Owl, categories in Scratchpad II, and types in
3391 POOL-I.  For a more detailed discussion of signatures, see
3392 @cite{Signatures: A Language Extension for Improving Type Abstraction and
3393 Subtype Polymorphism in C++}
3394 by @w{Gerald} Baumgartner and Vincent F. Russo (Tech report
3395 CSD--TR--95--051, Dept. of Computer Sciences, Purdue University,
3396 August 1995, a slightly improved version appeared in
3397 @emph{Software---Practice & Experience}, @b{25}(8), pp. 863--889,
3398 August 1995).  You can get the tech report by anonymous FTP from
3399 @code{ftp.cs.purdue.edu} in @file{pub/gb/Signature-design.ps.gz}.
3400
3401 Syntactically, a signature declaration is a collection of
3402 member function declarations and nested type declarations.
3403 For example, this signature declaration defines a new abstract type
3404 @code{S} with member functions @samp{int foo ()} and @samp{int bar (int)}:
3405
3406 @example
3407 signature S
3408 @{
3409   int foo ();
3410   int bar (int);
3411 @};
3412 @end example
3413
3414 Since signature types do not include implementation definitions, you
3415 cannot write an instance of a signature directly.  Instead, you can
3416 define a pointer to any class that contains the required interfaces as a
3417 @dfn{signature pointer}.  Such a class @dfn{implements} the signature
3418 type.
3419 @c Eventually signature references should work too.
3420
3421 To use a class as an implementation of @code{S}, you must ensure that
3422 the class has public member functions @samp{int foo ()} and @samp{int
3423 bar (int)}.  The class can have other member functions as well, public
3424 or not; as long as it offers what's declared in the signature, it is
3425 suitable as an implementation of that signature type.
3426
3427 For example, suppose that @code{C} is a class that meets the
3428 requirements of signature @code{S} (@code{C} @dfn{conforms to}
3429 @code{S}).  Then
3430
3431 @example
3432 C obj;
3433 S * p = &obj;
3434 @end example
3435
3436 @noindent
3437 defines a signature pointer @code{p} and initializes it to point to an
3438 object of type @code{C}.
3439 The member function call @w{@samp{int i = p->foo ();}}
3440 executes @samp{obj.foo ()}.
3441
3442 @cindex @code{signature} in C++, advantages
3443 Abstract virtual classes provide somewhat similar facilities in standard
3444 C++.  There are two main advantages to using signatures instead:
3445
3446 @enumerate
3447 @item
3448 Subtyping becomes independent from inheritance.  A class or signature
3449 type @code{T} is a subtype of a signature type @code{S} independent of
3450 any inheritance hierarchy as long as all the member functions declared
3451 in @code{S} are also found in @code{T}.  So you can define a subtype
3452 hierarchy that is completely independent from any inheritance
3453 (implementation) hierarchy, instead of being forced to use types that
3454 mirror the class inheritance hierarchy.
3455
3456 @item
3457 Signatures allow you to work with existing class hierarchies as
3458 implementations of a signature type.  If those class hierarchies are
3459 only available in compiled form, you're out of luck with abstract virtual
3460 classes, since an abstract virtual class cannot be retrofitted on top of
3461 existing class hierarchies.  So you would be required to write interface
3462 classes as subtypes of the abstract virtual class.
3463 @end enumerate
3464
3465 @cindex default implementation, signature member function
3466 @cindex signature member function default implementation
3467 There is one more detail about signatures.  A signature declaration can
3468 contain member function @emph{definitions} as well as member function
3469 declarations.  A signature member function with a full definition is
3470 called a @emph{default implementation}; classes need not contain that
3471 particular interface in order to conform.  For example, a
3472 class @code{C} can conform to the signature
3473
3474 @example
3475 signature T
3476 @{
3477   int f (int);
3478   int f0 () @{ return f (0); @};
3479 @};
3480 @end example
3481
3482 @noindent
3483 whether or not @code{C} implements the member function @samp{int f0 ()}.
3484 If you define @code{C::f0}, that definition takes precedence;
3485 otherwise, the default implementation @code{S::f0} applies.
3486
3487 @ignore
3488 There will be more support for signatures in the future.
3489 Add to this doc as the implementation grows.
3490 In particular, the following features are planned but not yet
3491 implemented:
3492 @itemize @bullet
3493 @item signature references,
3494 @item signature inheritance,
3495 @item the @code{sigof} construct for extracting the signature information
3496       of a class,
3497 @item views for renaming member functions when matching a class type
3498       with a signature type,
3499 @item specifying exceptions with signature member functions, and
3500 @item signature templates.
3501 @end itemize
3502 This list is roughly in the order in which we intend to implement
3503 them.  Watch this space for updates.
3504 @end ignore