OSDN Git Service

* extend.texi (Bound member functions): Document unbound pmf
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / extend.texi
1 @c Copyright (C) 1988,89,92,93,94,96,98, 99 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 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
37 * Zero Length::         Zero-length arrays.
38 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
39 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
40 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
41 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
42 * Initializers::        Non-constant initializers.
43 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
44                          or arrays as values.
45 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
46 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
47 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
48 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
49                          or that they can never return.
50 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
51 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
52 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
53 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
54 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
55 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
56 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
57 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
58 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
59                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
60 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
61 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
62 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
63 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
64 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
65                          function.
66 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
67 * Other Builtins::      Other built-in functions.
68 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
69 @end menu
70 @end ifset
71 @ifclear INTERNALS
72 @menu
73 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
74 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
75 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
76 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
77 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
78 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
79 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
80 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
81 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
82 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
83 * Complex::             Data types for complex numbers.
84 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
85 * Zero Length::         Zero-length arrays.
86 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
87 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
88 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
89 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
90 * Initializers::        Non-constant initializers.
91 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
92                          or arrays as values.
93 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
94 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
95 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
96 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
97                          or that they can never return.
98 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
99 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
100 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
101 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
102 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
103 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
104 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
105 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
106 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
107                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
108 * Constraints::         Constraints for asm operands
109 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
110 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
111 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
112 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
113 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
114                          function.
115 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
116 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
117 * Other Builtins::      Other built-in functions.
118 @end menu
119 @end ifclear
120
121 @node Statement Exprs
122 @section Statements and Declarations in Expressions
123 @cindex statements inside expressions
124 @cindex declarations inside expressions
125 @cindex expressions containing statements
126 @cindex macros, statements in expressions
127
128 @c the above section title wrapped and causes an underfull hbox.. i
129 @c changed it from "within" to "in". --mew 4feb93
130
131 A compound statement enclosed in parentheses may appear as an expression
132 in GNU C.  This allows you to use loops, switches, and local variables
133 within an expression.
134
135 Recall that a compound statement is a sequence of statements surrounded
136 by braces; in this construct, parentheses go around the braces.  For
137 example:
138
139 @example
140 (@{ int y = foo (); int z;
141    if (y > 0) z = y;
142    else z = - y;
143    z; @})
144 @end example
145
146 @noindent
147 is a valid (though slightly more complex than necessary) expression
148 for the absolute value of @code{foo ()}.
149
150 The last thing in the compound statement should be an expression
151 followed by a semicolon; the value of this subexpression serves as the
152 value of the entire construct.  (If you use some other kind of statement
153 last within the braces, the construct has type @code{void}, and thus
154 effectively no value.)
155
156 This feature is especially useful in making macro definitions ``safe'' (so
157 that they evaluate each operand exactly once).  For example, the
158 ``maximum'' function is commonly defined as a macro in standard C as
159 follows:
160
161 @example
162 #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
163 @end example
164
165 @noindent
166 @cindex side effects, macro argument
167 But this definition computes either @var{a} or @var{b} twice, with bad
168 results if the operand has side effects.  In GNU C, if you know the
169 type of the operands (here let's assume @code{int}), you can define
170 the macro safely as follows:
171
172 @example
173 #define maxint(a,b) \
174   (@{int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; @})
175 @end example
176
177 Embedded statements are not allowed in constant expressions, such as
178 the value of an enumeration constant, the width of a bit field, or
179 the initial value of a static variable.
180
181 If you don't know the type of the operand, you can still do this, but you
182 must use @code{typeof} (@pxref{Typeof}) or type naming (@pxref{Naming
183 Types}).
184
185 @node Local Labels
186 @section Locally Declared Labels
187 @cindex local labels
188 @cindex macros, local labels
189
190 Each statement expression is a scope in which @dfn{local labels} can be
191 declared.  A local label is simply an identifier; you can jump to it
192 with an ordinary @code{goto} statement, but only from within the
193 statement expression it belongs to.
194
195 A local label declaration looks like this:
196
197 @example
198 __label__ @var{label};
199 @end example
200
201 @noindent
202 or
203
204 @example
205 __label__ @var{label1}, @var{label2}, @dots{};
206 @end example
207
208 Local label declarations must come at the beginning of the statement
209 expression, right after the @samp{(@{}, before any ordinary
210 declarations.
211
212 The label declaration defines the label @emph{name}, but does not define
213 the label itself.  You must do this in the usual way, with
214 @code{@var{label}:}, within the statements of the statement expression.
215
216 The local label feature is useful because statement expressions are
217 often used in macros.  If the macro contains nested loops, a @code{goto}
218 can be useful for breaking out of them.  However, an ordinary label
219 whose scope is the whole function cannot be used: if the macro can be
220 expanded several times in one function, the label will be multiply
221 defined in that function.  A local label avoids this problem.  For
222 example:
223
224 @example
225 #define SEARCH(array, target)                     \
226 (@{                                               \
227   __label__ found;                                \
228   typeof (target) _SEARCH_target = (target);      \
229   typeof (*(array)) *_SEARCH_array = (array);     \
230   int i, j;                                       \
231   int value;                                      \
232   for (i = 0; i < max; i++)                       \
233     for (j = 0; j < max; j++)                     \
234       if (_SEARCH_array[i][j] == _SEARCH_target)  \
235         @{ value = i; goto found; @}              \
236   value = -1;                                     \
237  found:                                           \
238   value;                                          \
239 @})
240 @end example
241
242 @node Labels as Values
243 @section Labels as Values
244 @cindex labels as values
245 @cindex computed gotos
246 @cindex goto with computed label
247 @cindex address of a label
248
249 You can get the address of a label defined in the current function
250 (or a containing function) with the unary operator @samp{&&}.  The
251 value has type @code{void *}.  This value is a constant and can be used
252 wherever a constant of that type is valid.  For example:
253
254 @example
255 void *ptr;
256 @dots{}
257 ptr = &&foo;
258 @end example
259
260 To use these values, you need to be able to jump to one.  This is done
261 with the computed goto statement@footnote{The analogous feature in
262 Fortran is called an assigned goto, but that name seems inappropriate in
263 C, where one can do more than simply store label addresses in label
264 variables.}, @code{goto *@var{exp};}.  For example,
265
266 @example
267 goto *ptr;
268 @end example
269
270 @noindent
271 Any expression of type @code{void *} is allowed.
272
273 One way of using these constants is in initializing a static array that
274 will serve as a jump table:
275
276 @example
277 static void *array[] = @{ &&foo, &&bar, &&hack @};
278 @end example
279
280 Then you can select a label with indexing, like this:
281
282 @example
283 goto *array[i];
284 @end example
285
286 @noindent
287 Note that this does not check whether the subscript is in bounds---array
288 indexing in C never does that.
289
290 Such an array of label values serves a purpose much like that of the
291 @code{switch} statement.  The @code{switch} statement is cleaner, so
292 use that rather than an array unless the problem does not fit a
293 @code{switch} statement very well.
294
295 Another use of label values is in an interpreter for threaded code.
296 The labels within the interpreter function can be stored in the
297 threaded code for super-fast dispatching.
298
299 You may not use this mechanism to jump to code in a different function. 
300 If you do that, totally unpredictable things will happen.  The best way to
301 avoid this is to store the label address only in automatic variables and
302 never pass it as an argument.
303
304 An alternate way to write the above example is
305
306 @example
307 static const int array[] = @{ &&foo - &&foo, &&bar - &&foo, &&hack - &&foo @};
308 goto *(&&foo + array[i]);
309 @end example
310
311 @noindent
312 This is more friendly to code living in shared libraries, as it reduces
313 the number of dynamic relocations that are needed, and by consequence,
314 allows the data to be read-only.
315
316 @node Nested Functions
317 @section Nested Functions
318 @cindex nested functions
319 @cindex downward funargs
320 @cindex thunks
321
322 A @dfn{nested function} is a function defined inside another function.
323 (Nested functions are not supported for GNU C++.)  The nested function's
324 name is local to the block where it is defined.  For example, here we
325 define a nested function named @code{square}, and call it twice:
326
327 @example
328 @group
329 foo (double a, double b)
330 @{
331   double square (double z) @{ return z * z; @}
332
333   return square (a) + square (b);
334 @}
335 @end group
336 @end example
337
338 The nested function can access all the variables of the containing
339 function that are visible at the point of its definition.  This is
340 called @dfn{lexical scoping}.  For example, here we show a nested
341 function which uses an inherited variable named @code{offset}:
342
343 @example
344 bar (int *array, int offset, int size)
345 @{
346   int access (int *array, int index)
347     @{ return array[index + offset]; @}
348   int i;
349   @dots{}
350   for (i = 0; i < size; i++)
351     @dots{} access (array, i) @dots{}
352 @}
353 @end example
354
355 Nested function definitions are permitted within functions in the places
356 where variable definitions are allowed; that is, in any block, before
357 the first statement in the block.
358
359 It is possible to call the nested function from outside the scope of its
360 name by storing its address or passing the address to another function:
361
362 @example
363 hack (int *array, int size)
364 @{
365   void store (int index, int value)
366     @{ array[index] = value; @}
367
368   intermediate (store, size);
369 @}
370 @end example
371
372 Here, the function @code{intermediate} receives the address of
373 @code{store} as an argument.  If @code{intermediate} calls @code{store},
374 the arguments given to @code{store} are used to store into @code{array}.
375 But this technique works only so long as the containing function
376 (@code{hack}, in this example) does not exit.
377
378 If you try to call the nested function through its address after the
379 containing function has exited, all hell will break loose.  If you try
380 to call it after a containing scope level has exited, and if it refers
381 to some of the variables that are no longer in scope, you may be lucky,
382 but it's not wise to take the risk.  If, however, the nested function
383 does not refer to anything that has gone out of scope, you should be
384 safe.
385
386 GNU CC implements taking the address of a nested function using a
387 technique called @dfn{trampolines}.   A paper describing them is
388 available as @samp{http://master.debian.org/~karlheg/Usenix88-lexic.pdf}.
389
390 A nested function can jump to a label inherited from a containing
391 function, provided the label was explicitly declared in the containing
392 function (@pxref{Local Labels}).  Such a jump returns instantly to the
393 containing function, exiting the nested function which did the
394 @code{goto} and any intermediate functions as well.  Here is an example:
395
396 @example
397 @group
398 bar (int *array, int offset, int size)
399 @{
400   __label__ failure;
401   int access (int *array, int index)
402     @{
403       if (index > size)
404         goto failure;
405       return array[index + offset];
406     @}
407   int i;
408   @dots{}
409   for (i = 0; i < size; i++)
410     @dots{} access (array, i) @dots{}
411   @dots{}
412   return 0;
413
414  /* @r{Control comes here from @code{access}
415     if it detects an error.}  */
416  failure:
417   return -1;
418 @}
419 @end group
420 @end example
421
422 A nested function always has internal linkage.  Declaring one with
423 @code{extern} is erroneous.  If you need to declare the nested function
424 before its definition, use @code{auto} (which is otherwise meaningless
425 for function declarations).
426
427 @example
428 bar (int *array, int offset, int size)
429 @{
430   __label__ failure;
431   auto int access (int *, int);
432   @dots{}
433   int access (int *array, int index)
434     @{
435       if (index > size)
436         goto failure;
437       return array[index + offset];
438     @}
439   @dots{}
440 @}
441 @end example
442
443 @node Constructing Calls
444 @section Constructing Function Calls
445 @cindex constructing calls
446 @cindex forwarding calls
447
448 Using the built-in functions described below, you can record
449 the arguments a function received, and call another function
450 with the same arguments, without knowing the number or types
451 of the arguments.
452
453 You can also record the return value of that function call,
454 and later return that value, without knowing what data type
455 the function tried to return (as long as your caller expects
456 that data type).
457
458 @table @code
459 @findex __builtin_apply_args
460 @item __builtin_apply_args ()
461 This built-in function returns a pointer of type @code{void *} to data
462 describing how to perform a call with the same arguments as were passed
463 to the current function.
464
465 The function saves the arg pointer register, structure value address,
466 and all registers that might be used to pass arguments to a function
467 into a block of memory allocated on the stack.  Then it returns the
468 address of that block.
469
470 @findex __builtin_apply
471 @item __builtin_apply (@var{function}, @var{arguments}, @var{size})
472 This built-in function invokes @var{function} (type @code{void (*)()})
473 with a copy of the parameters described by @var{arguments} (type
474 @code{void *}) and @var{size} (type @code{int}).
475
476 The value of @var{arguments} should be the value returned by
477 @code{__builtin_apply_args}.  The argument @var{size} specifies the size
478 of the stack argument data, in bytes.
479
480 This function returns a pointer of type @code{void *} to data describing
481 how to return whatever value was returned by @var{function}.  The data
482 is saved in a block of memory allocated on the stack.
483
484 It is not always simple to compute the proper value for @var{size}.  The
485 value is used by @code{__builtin_apply} to compute the amount of data
486 that should be pushed on the stack and copied from the incoming argument
487 area.
488
489 @findex __builtin_return
490 @item __builtin_return (@var{result})
491 This built-in function returns the value described by @var{result} from
492 the containing function.  You should specify, for @var{result}, a value
493 returned by @code{__builtin_apply}.
494 @end table
495
496 @node Naming Types
497 @section Naming an Expression's Type
498 @cindex naming types
499
500 You can give a name to the type of an expression using a @code{typedef}
501 declaration with an initializer.  Here is how to define @var{name} as a
502 type name for the type of @var{exp}:
503
504 @example
505 typedef @var{name} = @var{exp};
506 @end example
507
508 This is useful in conjunction with the statements-within-expressions
509 feature.  Here is how the two together can be used to define a safe
510 ``maximum'' macro that operates on any arithmetic type:
511
512 @example
513 #define max(a,b) \
514   (@{typedef _ta = (a), _tb = (b);  \
515     _ta _a = (a); _tb _b = (b);     \
516     _a > _b ? _a : _b; @})
517 @end example
518
519 @cindex underscores in variables in macros
520 @cindex @samp{_} in variables in macros
521 @cindex local variables in macros
522 @cindex variables, local, in macros
523 @cindex macros, local variables in
524
525 The reason for using names that start with underscores for the local
526 variables is to avoid conflicts with variable names that occur within the
527 expressions that are substituted for @code{a} and @code{b}.  Eventually we
528 hope to design a new form of declaration syntax that allows you to declare
529 variables whose scopes start only after their initializers; this will be a
530 more reliable way to prevent such conflicts.
531
532 @node Typeof
533 @section Referring to a Type with @code{typeof}
534 @findex typeof
535 @findex sizeof
536 @cindex macros, types of arguments
537
538 Another way to refer to the type of an expression is with @code{typeof}.
539 The syntax of using of this keyword looks like @code{sizeof}, but the
540 construct acts semantically like a type name defined with @code{typedef}.
541
542 There are two ways of writing the argument to @code{typeof}: with an
543 expression or with a type.  Here is an example with an expression:
544
545 @example
546 typeof (x[0](1))
547 @end example
548
549 @noindent
550 This assumes that @code{x} is an array of functions; the type described
551 is that of the values of the functions.
552
553 Here is an example with a typename as the argument:
554
555 @example
556 typeof (int *)
557 @end example
558
559 @noindent
560 Here the type described is that of pointers to @code{int}.
561
562 If you are writing a header file that must work when included in ANSI C
563 programs, write @code{__typeof__} instead of @code{typeof}.
564 @xref{Alternate Keywords}.
565
566 A @code{typeof}-construct can be used anywhere a typedef name could be
567 used.  For example, you can use it in a declaration, in a cast, or inside
568 of @code{sizeof} or @code{typeof}.
569
570 @itemize @bullet
571 @item
572 This declares @code{y} with the type of what @code{x} points to.
573
574 @example
575 typeof (*x) y;
576 @end example
577
578 @item
579 This declares @code{y} as an array of such values.
580
581 @example
582 typeof (*x) y[4];
583 @end example
584
585 @item
586 This declares @code{y} as an array of pointers to characters:
587
588 @example
589 typeof (typeof (char *)[4]) y;
590 @end example
591
592 @noindent
593 It is equivalent to the following traditional C declaration:
594
595 @example
596 char *y[4];
597 @end example
598
599 To see the meaning of the declaration using @code{typeof}, and why it
600 might be a useful way to write, let's rewrite it with these macros:
601
602 @example
603 #define pointer(T)  typeof(T *)
604 #define array(T, N) typeof(T [N])
605 @end example
606
607 @noindent
608 Now the declaration can be rewritten this way:
609
610 @example
611 array (pointer (char), 4) y;
612 @end example
613
614 @noindent
615 Thus, @code{array (pointer (char), 4)} is the type of arrays of 4
616 pointers to @code{char}.
617 @end itemize
618
619 @node Lvalues
620 @section Generalized Lvalues
621 @cindex compound expressions as lvalues
622 @cindex expressions, compound, as lvalues
623 @cindex conditional expressions as lvalues
624 @cindex expressions, conditional, as lvalues
625 @cindex casts as lvalues
626 @cindex generalized lvalues
627 @cindex lvalues, generalized
628 @cindex extensions, @code{?:}
629 @cindex @code{?:} extensions
630 Compound expressions, conditional expressions and casts are allowed as
631 lvalues provided their operands are lvalues.  This means that you can take
632 their addresses or store values into them.
633
634 Standard C++ allows compound expressions and conditional expressions as
635 lvalues, and permits casts to reference type, so use of this extension
636 is deprecated for C++ code.
637
638 For example, a compound expression can be assigned, provided the last
639 expression in the sequence is an lvalue.  These two expressions are
640 equivalent:
641
642 @example
643 (a, b) += 5
644 a, (b += 5)
645 @end example
646
647 Similarly, the address of the compound expression can be taken.  These two
648 expressions are equivalent:
649
650 @example
651 &(a, b)
652 a, &b
653 @end example
654
655 A conditional expression is a valid lvalue if its type is not void and the
656 true and false branches are both valid lvalues.  For example, these two
657 expressions are equivalent:
658
659 @example
660 (a ? b : c) = 5
661 (a ? b = 5 : (c = 5))
662 @end example
663
664 A cast is a valid lvalue if its operand is an lvalue.  A simple
665 assignment whose left-hand side is a cast works by converting the
666 right-hand side first to the specified type, then to the type of the
667 inner left-hand side expression.  After this is stored, the value is
668 converted back to the specified type to become the value of the
669 assignment.  Thus, if @code{a} has type @code{char *}, the following two
670 expressions are equivalent:
671
672 @example
673 (int)a = 5
674 (int)(a = (char *)(int)5)
675 @end example
676
677 An assignment-with-arithmetic operation such as @samp{+=} applied to a cast
678 performs the arithmetic using the type resulting from the cast, and then
679 continues as in the previous case.  Therefore, these two expressions are
680 equivalent:
681
682 @example
683 (int)a += 5
684 (int)(a = (char *)(int) ((int)a + 5))
685 @end example
686
687 You cannot take the address of an lvalue cast, because the use of its
688 address would not work out coherently.  Suppose that @code{&(int)f} were
689 permitted, where @code{f} has type @code{float}.  Then the following
690 statement would try to store an integer bit-pattern where a floating
691 point number belongs:
692
693 @example
694 *&(int)f = 1;
695 @end example
696
697 This is quite different from what @code{(int)f = 1} would do---that
698 would convert 1 to floating point and store it.  Rather than cause this
699 inconsistency, we think it is better to prohibit use of @samp{&} on a cast.
700
701 If you really do want an @code{int *} pointer with the address of
702 @code{f}, you can simply write @code{(int *)&f}.
703
704 @node Conditionals
705 @section Conditionals with Omitted Operands
706 @cindex conditional expressions, extensions
707 @cindex omitted middle-operands
708 @cindex middle-operands, omitted
709 @cindex extensions, @code{?:}
710 @cindex @code{?:} extensions
711
712 The middle operand in a conditional expression may be omitted.  Then
713 if the first operand is nonzero, its value is the value of the conditional
714 expression.
715
716 Therefore, the expression
717
718 @example
719 x ? : y
720 @end example
721
722 @noindent
723 has the value of @code{x} if that is nonzero; otherwise, the value of
724 @code{y}.
725
726 This example is perfectly equivalent to
727
728 @example
729 x ? x : y
730 @end example
731
732 @cindex side effect in ?:
733 @cindex ?: side effect
734 @noindent
735 In this simple case, the ability to omit the middle operand is not
736 especially useful.  When it becomes useful is when the first operand does,
737 or may (if it is a macro argument), contain a side effect.  Then repeating
738 the operand in the middle would perform the side effect twice.  Omitting
739 the middle operand uses the value already computed without the undesirable
740 effects of recomputing it.
741
742 @node Long Long
743 @section Double-Word Integers
744 @cindex @code{long long} data types
745 @cindex double-word arithmetic
746 @cindex multiprecision arithmetic
747
748 GNU C supports data types for integers that are twice as long as
749 @code{int}.  Simply write @code{long long int} for a signed integer, or
750 @code{unsigned long long int} for an unsigned integer.  To make an
751 integer constant of type @code{long long int}, add the suffix @code{LL}
752 to the integer.  To make an integer constant of type @code{unsigned long
753 long int}, add the suffix @code{ULL} to the integer.
754
755 You can use these types in arithmetic like any other integer types.
756 Addition, subtraction, and bitwise boolean operations on these types
757 are open-coded on all types of machines.  Multiplication is open-coded
758 if the machine supports fullword-to-doubleword a widening multiply
759 instruction.  Division and shifts are open-coded only on machines that
760 provide special support.  The operations that are not open-coded use
761 special library routines that come with GNU CC.
762
763 There may be pitfalls when you use @code{long long} types for function
764 arguments, unless you declare function prototypes.  If a function
765 expects type @code{int} for its argument, and you pass a value of type
766 @code{long long int}, confusion will result because the caller and the
767 subroutine will disagree about the number of bytes for the argument.
768 Likewise, if the function expects @code{long long int} and you pass
769 @code{int}.  The best way to avoid such problems is to use prototypes.
770
771 @node Complex
772 @section Complex Numbers
773 @cindex complex numbers
774
775 GNU C supports complex data types.  You can declare both complex integer
776 types and complex floating types, using the keyword @code{__complex__}.
777
778 For example, @samp{__complex__ double x;} declares @code{x} as a
779 variable whose real part and imaginary part are both of type
780 @code{double}.  @samp{__complex__ short int y;} declares @code{y} to
781 have real and imaginary parts of type @code{short int}; this is not
782 likely to be useful, but it shows that the set of complex types is
783 complete.
784
785 To write a constant with a complex data type, use the suffix @samp{i} or
786 @samp{j} (either one; they are equivalent).  For example, @code{2.5fi}
787 has type @code{__complex__ float} and @code{3i} has type
788 @code{__complex__ int}.  Such a constant always has a pure imaginary
789 value, but you can form any complex value you like by adding one to a
790 real constant.
791
792 To extract the real part of a complex-valued expression @var{exp}, write
793 @code{__real__ @var{exp}}.  Likewise, use @code{__imag__} to
794 extract the imaginary part.
795
796 The operator @samp{~} performs complex conjugation when used on a value
797 with a complex type.
798
799 GNU CC can allocate complex automatic variables in a noncontiguous
800 fashion; it's even possible for the real part to be in a register while
801 the imaginary part is on the stack (or vice-versa).  None of the
802 supported debugging info formats has a way to represent noncontiguous
803 allocation like this, so GNU CC describes a noncontiguous complex
804 variable as if it were two separate variables of noncomplex type.
805 If the variable's actual name is @code{foo}, the two fictitious
806 variables are named @code{foo$real} and @code{foo$imag}.  You can
807 examine and set these two fictitious variables with your debugger.
808
809 A future version of GDB will know how to recognize such pairs and treat
810 them as a single variable with a complex type.
811
812 @node Hex Floats
813 @section Hex Floats
814 @cindex hex floats
815
816 GNU CC recognizes floating-point numbers writen not only in the usual
817 decimal notation, such as @code{1.55e1}, but also numbers such as
818 @code{0x1.fp3} written in hexadecimal format.  In that format the
819 @code{0x} hex introducer and the @code{p} or @code{P} exponent field are
820 mandatory.  The exponent is a decimal number that indicates the power of
821 2 by which the significand part will be multiplied.  Thus @code{0x1.f} is
822 1 15/16, @code{p3} multiplies it by 8, and the value of @code{0x1.fp3}
823 is the same as @code{1.55e1}.
824
825 Unlike for floating-point numbers in the decimal notation the exponent
826 is always required in the hexadecimal notation.  Otherwise the compiler
827 would not be able to resolve the ambiguity of, e.g., @code{0x1.f}.  This
828 could mean @code{1.0f} or @code{1.9375} since @code{f} is also the
829 extension for floating-point constants of type @code{float}.
830
831 @node Zero Length
832 @section Arrays of Length Zero
833 @cindex arrays of length zero
834 @cindex zero-length arrays
835 @cindex length-zero arrays
836
837 Zero-length arrays are allowed in GNU C.  They are very useful as the last
838 element of a structure which is really a header for a variable-length
839 object:
840
841 @example
842 struct line @{
843   int length;
844   char contents[0];
845 @};
846
847 @{
848   struct line *thisline = (struct line *)
849     malloc (sizeof (struct line) + this_length);
850   thisline->length = this_length;
851 @}
852 @end example
853
854 In standard C, you would have to give @code{contents} a length of 1, which
855 means either you waste space or complicate the argument to @code{malloc}.
856
857 @node Variable Length
858 @section Arrays of Variable Length
859 @cindex variable-length arrays
860 @cindex arrays of variable length
861
862 Variable-length automatic arrays are allowed in GNU C.  These arrays are
863 declared like any other automatic arrays, but with a length that is not
864 a constant expression.  The storage is allocated at the point of
865 declaration and deallocated when the brace-level is exited.  For
866 example:
867
868 @example
869 FILE *
870 concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)
871 @{
872   char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];
873   strcpy (str, s1);
874   strcat (str, s2);
875   return fopen (str, mode);
876 @}
877 @end example
878
879 @cindex scope of a variable length array
880 @cindex variable-length array scope
881 @cindex deallocating variable length arrays
882 Jumping or breaking out of the scope of the array name deallocates the
883 storage.  Jumping into the scope is not allowed; you get an error
884 message for it.
885
886 @cindex @code{alloca} vs variable-length arrays
887 You can use the function @code{alloca} to get an effect much like
888 variable-length arrays.  The function @code{alloca} is available in
889 many other C implementations (but not in all).  On the other hand,
890 variable-length arrays are more elegant.
891
892 There are other differences between these two methods.  Space allocated
893 with @code{alloca} exists until the containing @emph{function} returns.
894 The space for a variable-length array is deallocated as soon as the array
895 name's scope ends.  (If you use both variable-length arrays and
896 @code{alloca} in the same function, deallocation of a variable-length array
897 will also deallocate anything more recently allocated with @code{alloca}.)
898
899 You can also use variable-length arrays as arguments to functions:
900
901 @example
902 struct entry
903 tester (int len, char data[len][len])
904 @{
905   @dots{}
906 @}
907 @end example
908
909 The length of an array is computed once when the storage is allocated
910 and is remembered for the scope of the array in case you access it with
911 @code{sizeof}.
912
913 If you want to pass the array first and the length afterward, you can
914 use a forward declaration in the parameter list---another GNU extension.
915
916 @example
917 struct entry
918 tester (int len; char data[len][len], int len)
919 @{
920   @dots{}
921 @}
922 @end example
923
924 @cindex parameter forward declaration
925 The @samp{int len} before the semicolon is a @dfn{parameter forward
926 declaration}, and it serves the purpose of making the name @code{len}
927 known when the declaration of @code{data} is parsed.
928
929 You can write any number of such parameter forward declarations in the
930 parameter list.  They can be separated by commas or semicolons, but the
931 last one must end with a semicolon, which is followed by the ``real''
932 parameter declarations.  Each forward declaration must match a ``real''
933 declaration in parameter name and data type.
934
935 @node Macro Varargs
936 @section Macros with Variable Numbers of Arguments
937 @cindex variable number of arguments
938 @cindex macro with variable arguments
939 @cindex rest argument (in macro)
940
941 In GNU C, a macro can accept a variable number of arguments, much as a
942 function can.  The syntax for defining the macro looks much like that
943 used for a function.  Here is an example:
944
945 @example
946 #define eprintf(format, args...)  \
947  fprintf (stderr, format , ## args)
948 @end example
949
950 Here @code{args} is a @dfn{rest argument}: it takes in zero or more
951 arguments, as many as the call contains.  All of them plus the commas
952 between them form the value of @code{args}, which is substituted into
953 the macro body where @code{args} is used.  Thus, we have this expansion:
954
955 @example
956 eprintf ("%s:%d: ", input_file_name, line_number)
957 @expansion{}
958 fprintf (stderr, "%s:%d: " , input_file_name, line_number)
959 @end example
960
961 @noindent
962 Note that the comma after the string constant comes from the definition
963 of @code{eprintf}, whereas the last comma comes from the value of
964 @code{args}.
965
966 The reason for using @samp{##} is to handle the case when @code{args}
967 matches no arguments at all.  In this case, @code{args} has an empty
968 value.  In this case, the second comma in the definition becomes an
969 embarrassment: if it got through to the expansion of the macro, we would
970 get something like this:
971
972 @example
973 fprintf (stderr, "success!\n" , )
974 @end example
975
976 @noindent
977 which is invalid C syntax.  @samp{##} gets rid of the comma, so we get
978 the following instead:
979
980 @example
981 fprintf (stderr, "success!\n")
982 @end example
983
984 This is a special feature of the GNU C preprocessor: @samp{##} before a
985 rest argument that is empty discards the preceding sequence of
986 non-whitespace characters from the macro definition.  (If another macro
987 argument precedes, none of it is discarded.)
988
989 It might be better to discard the last preprocessor token instead of the
990 last preceding sequence of non-whitespace characters; in fact, we may
991 someday change this feature to do so.  We advise you to write the macro
992 definition so that the preceding sequence of non-whitespace characters
993 is just a single token, so that the meaning will not change if we change
994 the definition of this feature.
995
996 @node Subscripting
997 @section Non-Lvalue Arrays May Have Subscripts
998 @cindex subscripting
999 @cindex arrays, non-lvalue
1000
1001 @cindex subscripting and function values
1002 Subscripting is allowed on arrays that are not lvalues, even though the
1003 unary @samp{&} operator is not.  For example, this is valid in GNU C though
1004 not valid in other C dialects:
1005
1006 @example
1007 @group
1008 struct foo @{int a[4];@};
1009
1010 struct foo f();
1011
1012 bar (int index)
1013 @{
1014   return f().a[index];
1015 @}
1016 @end group
1017 @end example
1018
1019 @node Pointer Arith
1020 @section Arithmetic on @code{void}- and Function-Pointers
1021 @cindex void pointers, arithmetic
1022 @cindex void, size of pointer to
1023 @cindex function pointers, arithmetic
1024 @cindex function, size of pointer to
1025
1026 In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to
1027 @code{void} and on pointers to functions.  This is done by treating the
1028 size of a @code{void} or of a function as 1.
1029
1030 A consequence of this is that @code{sizeof} is also allowed on @code{void}
1031 and on function types, and returns 1.
1032
1033 The option @samp{-Wpointer-arith} requests a warning if these extensions
1034 are used.
1035
1036 @node Initializers
1037 @section Non-Constant Initializers
1038 @cindex initializers, non-constant
1039 @cindex non-constant initializers
1040
1041 As in standard C++, the elements of an aggregate initializer for an
1042 automatic variable are not required to be constant expressions in GNU C.
1043 Here is an example of an initializer with run-time varying elements:
1044
1045 @example
1046 foo (float f, float g)
1047 @{
1048   float beat_freqs[2] = @{ f-g, f+g @};
1049   @dots{}
1050 @}
1051 @end example
1052
1053 @node Constructors
1054 @section Constructor Expressions
1055 @cindex constructor expressions
1056 @cindex initializations in expressions
1057 @cindex structures, constructor expression
1058 @cindex expressions, constructor
1059
1060 GNU C supports constructor expressions.  A constructor looks like
1061 a cast containing an initializer.  Its value is an object of the
1062 type specified in the cast, containing the elements specified in
1063 the initializer.
1064
1065 Usually, the specified type is a structure.  Assume that
1066 @code{struct foo} and @code{structure} are declared as shown:
1067
1068 @example
1069 struct foo @{int a; char b[2];@} structure;
1070 @end example
1071
1072 @noindent
1073 Here is an example of constructing a @code{struct foo} with a constructor:
1074
1075 @example
1076 structure = ((struct foo) @{x + y, 'a', 0@});
1077 @end example
1078
1079 @noindent
1080 This is equivalent to writing the following:
1081
1082 @example
1083 @{
1084   struct foo temp = @{x + y, 'a', 0@};
1085   structure = temp;
1086 @}
1087 @end example
1088
1089 You can also construct an array.  If all the elements of the constructor
1090 are (made up of) simple constant expressions, suitable for use in
1091 initializers, then the constructor is an lvalue and can be coerced to a
1092 pointer to its first element, as shown here:
1093
1094 @example
1095 char **foo = (char *[]) @{ "x", "y", "z" @};
1096 @end example
1097
1098 Array constructors whose elements are not simple constants are
1099 not very useful, because the constructor is not an lvalue.  There
1100 are only two valid ways to use it: to subscript it, or initialize
1101 an array variable with it.  The former is probably slower than a
1102 @code{switch} statement, while the latter does the same thing an
1103 ordinary C initializer would do.  Here is an example of
1104 subscripting an array constructor:
1105
1106 @example
1107 output = ((int[]) @{ 2, x, 28 @}) [input];
1108 @end example
1109
1110 Constructor expressions for scalar types and union types are is
1111 also allowed, but then the constructor expression is equivalent
1112 to a cast.
1113
1114 @node Labeled Elements
1115 @section Labeled Elements in Initializers
1116 @cindex initializers with labeled elements
1117 @cindex labeled elements in initializers
1118 @cindex case labels in initializers
1119
1120 Standard C requires the elements of an initializer to appear in a fixed
1121 order, the same as the order of the elements in the array or structure
1122 being initialized.
1123
1124 In GNU C you can give the elements in any order, specifying the array
1125 indices or structure field names they apply to.  This extension is not
1126 implemented in GNU C++.
1127
1128 To specify an array index, write @samp{[@var{index}]} or
1129 @samp{[@var{index}] =} before the element value.  For example,
1130
1131 @example
1132 int a[6] = @{ [4] 29, [2] = 15 @};
1133 @end example
1134
1135 @noindent
1136 is equivalent to
1137
1138 @example
1139 int a[6] = @{ 0, 0, 15, 0, 29, 0 @};
1140 @end example
1141
1142 @noindent
1143 The index values must be constant expressions, even if the array being
1144 initialized is automatic.
1145
1146 To initialize a range of elements to the same value, write
1147 @samp{[@var{first} ... @var{last}] = @var{value}}.  For example,
1148
1149 @example
1150 int widths[] = @{ [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 @};
1151 @end example
1152
1153 @noindent
1154 Note that the length of the array is the highest value specified
1155 plus one.
1156
1157 In a structure initializer, specify the name of a field to initialize
1158 with @samp{@var{fieldname}:} before the element value.  For example,
1159 given the following structure,
1160
1161 @example
1162 struct point @{ int x, y; @};
1163 @end example
1164
1165 @noindent
1166 the following initialization
1167
1168 @example
1169 struct point p = @{ y: yvalue, x: xvalue @};
1170 @end example
1171
1172 @noindent
1173 is equivalent to
1174
1175 @example
1176 struct point p = @{ xvalue, yvalue @};
1177 @end example
1178
1179 Another syntax which has the same meaning is @samp{.@var{fieldname} =}.,
1180 as shown here:
1181
1182 @example
1183 struct point p = @{ .y = yvalue, .x = xvalue @};
1184 @end example
1185
1186 You can also use an element label (with either the colon syntax or the
1187 period-equal syntax) when initializing a union, to specify which element
1188 of the union should be used.  For example,
1189
1190 @example
1191 union foo @{ int i; double d; @};
1192
1193 union foo f = @{ d: 4 @};
1194 @end example
1195
1196 @noindent
1197 will convert 4 to a @code{double} to store it in the union using
1198 the second element.  By contrast, casting 4 to type @code{union foo}
1199 would store it into the union as the integer @code{i}, since it is
1200 an integer.  (@xref{Cast to Union}.)
1201
1202 You can combine this technique of naming elements with ordinary C
1203 initialization of successive elements.  Each initializer element that
1204 does not have a label applies to the next consecutive element of the
1205 array or structure.  For example,
1206
1207 @example
1208 int a[6] = @{ [1] = v1, v2, [4] = v4 @};
1209 @end example
1210
1211 @noindent
1212 is equivalent to
1213
1214 @example
1215 int a[6] = @{ 0, v1, v2, 0, v4, 0 @};
1216 @end example
1217
1218 Labeling the elements of an array initializer is especially useful
1219 when the indices are characters or belong to an @code{enum} type.
1220 For example:
1221
1222 @example
1223 int whitespace[256]
1224   = @{ [' '] = 1, ['\t'] = 1, ['\h'] = 1,
1225       ['\f'] = 1, ['\n'] = 1, ['\r'] = 1 @};
1226 @end example
1227
1228 @node Case Ranges
1229 @section Case Ranges
1230 @cindex case ranges
1231 @cindex ranges in case statements
1232
1233 You can specify a range of consecutive values in a single @code{case} label,
1234 like this:
1235
1236 @example
1237 case @var{low} ... @var{high}:
1238 @end example
1239
1240 @noindent
1241 This has the same effect as the proper number of individual @code{case}
1242 labels, one for each integer value from @var{low} to @var{high}, inclusive.
1243
1244 This feature is especially useful for ranges of ASCII character codes:
1245
1246 @example
1247 case 'A' ... 'Z':
1248 @end example
1249
1250 @strong{Be careful:} Write spaces around the @code{...}, for otherwise
1251 it may be parsed wrong when you use it with integer values.  For example,
1252 write this:
1253
1254 @example
1255 case 1 ... 5:
1256 @end example
1257
1258 @noindent
1259 rather than this:
1260
1261 @example
1262 case 1...5:
1263 @end example
1264
1265 @node Cast to Union
1266 @section Cast to a Union Type
1267 @cindex cast to a union
1268 @cindex union, casting to a
1269
1270 A cast to union type is similar to other casts, except that the type
1271 specified is a union type.  You can specify the type either with
1272 @code{union @var{tag}} or with a typedef name.  A cast to union is actually
1273 a constructor though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like
1274 normal casts.  (@xref{Constructors}.)
1275
1276 The types that may be cast to the union type are those of the members
1277 of the union.  Thus, given the following union and variables:
1278
1279 @example
1280 union foo @{ int i; double d; @};
1281 int x;
1282 double y;
1283 @end example
1284
1285 @noindent
1286 both @code{x} and @code{y} can be cast to type @code{union} foo.
1287
1288 Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable of
1289 union type is equivalent to storing in a member of the union:
1290
1291 @example
1292 union foo u;
1293 @dots{}
1294 u = (union foo) x  @equiv{}  u.i = x
1295 u = (union foo) y  @equiv{}  u.d = y
1296 @end example
1297
1298 You can also use the union cast as a function argument:
1299
1300 @example
1301 void hack (union foo);
1302 @dots{}
1303 hack ((union foo) x);
1304 @end example
1305
1306 @node Function Attributes
1307 @section Declaring Attributes of Functions
1308 @cindex function attributes
1309 @cindex declaring attributes of functions
1310 @cindex functions that never return
1311 @cindex functions that have no side effects
1312 @cindex functions in arbitrary sections
1313 @cindex @code{volatile} applied to function
1314 @cindex @code{const} applied to function
1315 @cindex functions with @code{printf}, @code{scanf} or @code{strftime} style arguments
1316 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1317 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1318 @cindex functions that do not pop the argument stack on the 386
1319
1320 In GNU C, you declare certain things about functions called in your program
1321 which help the compiler optimize function calls and check your code more
1322 carefully.
1323
1324 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1325 attributes when making a declaration.  This keyword is followed by an
1326 attribute specification inside double parentheses.  Nine attributes,
1327 @code{noreturn}, @code{const}, @code{format},
1328 @code{no_instrument_function}, @code{section},
1329 @code{constructor}, @code{destructor}, @code{unused} and @code{weak} are
1330 currently defined for functions.  Other attributes, including
1331 @code{section} are supported for variables declarations (@pxref{Variable
1332 Attributes}) and for types (@pxref{Type Attributes}).
1333
1334 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1335 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1336 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1337 you may use @code{__noreturn__} instead of @code{noreturn}.
1338
1339 @table @code
1340 @cindex @code{noreturn} function attribute
1341 @item noreturn
1342 A few standard library functions, such as @code{abort} and @code{exit},
1343 cannot return.  GNU CC knows this automatically.  Some programs define
1344 their own functions that never return.  You can declare them
1345 @code{noreturn} to tell the compiler this fact.  For example,
1346
1347 @smallexample
1348 void fatal () __attribute__ ((noreturn));
1349
1350 void
1351 fatal (@dots{})
1352 @{
1353   @dots{} /* @r{Print error message.} */ @dots{}
1354   exit (1);
1355 @}
1356 @end smallexample
1357
1358 The @code{noreturn} keyword tells the compiler to assume that
1359 @code{fatal} cannot return.  It can then optimize without regard to what
1360 would happen if @code{fatal} ever did return.  This makes slightly
1361 better code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
1362 uninitialized variables.
1363
1364 Do not assume that registers saved by the calling function are
1365 restored before calling the @code{noreturn} function.
1366
1367 It does not make sense for a @code{noreturn} function to have a return
1368 type other than @code{void}.
1369
1370 The attribute @code{noreturn} is not implemented in GNU C versions
1371 earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function does
1372 not return, which works in the current version and in some older
1373 versions, is as follows:
1374
1375 @smallexample
1376 typedef void voidfn ();
1377
1378 volatile voidfn fatal;
1379 @end smallexample
1380
1381 @cindex @code{const} function attribute
1382 @item const
1383 Many functions do not examine any values except their arguments, and
1384 have no effects except the return value.  Such a function can be subject
1385 to common subexpression elimination and loop optimization just as an
1386 arithmetic operator would be.  These functions should be declared
1387 with the attribute @code{const}.  For example,
1388
1389 @smallexample
1390 int square (int) __attribute__ ((const));
1391 @end smallexample
1392
1393 @noindent
1394 says that the hypothetical function @code{square} is safe to call
1395 fewer times than the program says.
1396
1397 The attribute @code{const} is not implemented in GNU C versions earlier
1398 than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no side
1399 effects, which works in the current version and in some older versions,
1400 is as follows:
1401
1402 @smallexample
1403 typedef int intfn ();
1404
1405 extern const intfn square;
1406 @end smallexample
1407
1408 This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the language
1409 specifies that the @samp{const} must be attached to the return value.
1410
1411 @cindex pointer arguments
1412 Note that a function that has pointer arguments and examines the data
1413 pointed to must @emph{not} be declared @code{const}.  Likewise, a
1414 function that calls a non-@code{const} function usually must not be
1415 @code{const}.  It does not make sense for a @code{const} function to
1416 return @code{void}.
1417
1418 @item format (@var{archetype}, @var{string-index}, @var{first-to-check})
1419 @cindex @code{format} function attribute
1420 The @code{format} attribute specifies that a function takes @code{printf},
1421 @code{scanf}, or @code{strftime} style arguments which should be type-checked
1422 against a format string.  For example, the declaration:
1423
1424 @smallexample
1425 extern int
1426 my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
1427       __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
1428 @end smallexample
1429
1430 @noindent
1431 causes the compiler to check the arguments in calls to @code{my_printf}
1432 for consistency with the @code{printf} style format string argument
1433 @code{my_format}.
1434
1435 The parameter @var{archetype} determines how the format string is
1436 interpreted, and should be either @code{printf}, @code{scanf}, or
1437 @code{strftime}.  The
1438 parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1439 string argument (starting from 1), while @var{first-to-check} is the
1440 number of the first argument to check against the format string.  For
1441 functions where the arguments are not available to be checked (such as
1442 @code{vprintf}), specify the third parameter as zero.  In this case the
1443 compiler only checks the format string for consistency.
1444
1445 In the example above, the format string (@code{my_format}) is the second
1446 argument of the function @code{my_print}, and the arguments to check
1447 start with the third argument, so the correct parameters for the format
1448 attribute are 2 and 3.
1449
1450 The @code{format} attribute allows you to identify your own functions
1451 which take format strings as arguments, so that GNU CC can check the
1452 calls to these functions for errors.  The compiler always checks formats
1453 for the ANSI library functions @code{printf}, @code{fprintf},
1454 @code{sprintf}, @code{scanf}, @code{fscanf}, @code{sscanf}, @code{strftime},
1455 @code{vprintf}, @code{vfprintf} and @code{vsprintf} whenever such
1456 warnings are requested (using @samp{-Wformat}), so there is no need to
1457 modify the header file @file{stdio.h}.
1458
1459 @item format_arg (@var{string-index})
1460 @cindex @code{format_arg} function attribute
1461 The @code{format_arg} attribute specifies that a function takes
1462 @code{printf} or @code{scanf} style arguments, modifies it (for example,
1463 to translate it into another language), and passes it to a @code{printf}
1464 or @code{scanf} style function.  For example, the declaration:
1465
1466 @smallexample
1467 extern char *
1468 my_dgettext (char *my_domain, const char *my_format)
1469       __attribute__ ((format_arg (2)));
1470 @end smallexample
1471
1472 @noindent
1473 causes the compiler to check the arguments in calls to
1474 @code{my_dgettext} whose result is passed to a @code{printf},
1475 @code{scanf}, or @code{strftime} type function for consistency with the
1476 @code{printf} style format string argument @code{my_format}.
1477
1478 The parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1479 string argument (starting from 1).
1480
1481 The @code{format-arg} attribute allows you to identify your own
1482 functions which modify format strings, so that GNU CC can check the
1483 calls to @code{printf}, @code{scanf}, or @code{strftime} function whose
1484 operands are a call to one of your own function.  The compiler always
1485 treats @code{gettext}, @code{dgettext}, and @code{dcgettext} in this
1486 manner.
1487
1488 @item no_instrument_function
1489 @cindex @code{no_instrument_function} function attribute
1490 If @samp{-finstrument-functions} is given, profiling function calls will
1491 be generated at entry and exit of most user-compiled functions.
1492 Functions with this attribute will not be so instrumented.
1493
1494 @item section ("section-name")
1495 @cindex @code{section} function attribute
1496 Normally, the compiler places the code it generates in the @code{text} section.
1497 Sometimes, however, you need additional sections, or you need certain
1498 particular functions to appear in special sections.  The @code{section}
1499 attribute specifies that a function lives in a particular section.
1500 For example, the declaration:
1501
1502 @smallexample
1503 extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));
1504 @end smallexample
1505
1506 @noindent
1507 puts the function @code{foobar} in the @code{bar} section.
1508
1509 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
1510 attribute is not available on all platforms.
1511 If you need to map the entire contents of a module to a particular
1512 section, consider using the facilities of the linker instead.
1513
1514 @item constructor
1515 @itemx destructor
1516 @cindex @code{constructor} function attribute
1517 @cindex @code{destructor} function attribute
1518 The @code{constructor} attribute causes the function to be called
1519 automatically before execution enters @code{main ()}.  Similarly, the
1520 @code{destructor} attribute causes the function to be called
1521 automatically after @code{main ()} has completed or @code{exit ()} has
1522 been called.  Functions with these attributes are useful for
1523 initializing data that will be used implicitly during the execution of
1524 the program.
1525
1526 These attributes are not currently implemented for Objective C.
1527
1528 @item unused
1529 This attribute, attached to a function, means that the function is meant
1530 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
1531 function.  GNU C++ does not currently support this attribute as
1532 definitions without parameters are valid in C++.
1533
1534 @item weak
1535 @cindex @code{weak} attribute
1536 The @code{weak} attribute causes the declaration to be emitted as a weak
1537 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining
1538 library functions which can be overridden in user code, though it can
1539 also be used with non-function declarations.  Weak symbols are supported
1540 for ELF targets, and also for a.out targets when using the GNU assembler
1541 and linker.
1542
1543 @item alias ("target")
1544 @cindex @code{alias} attribute
1545 The @code{alias} attribute causes the declaration to be emitted as an
1546 alias for another symbol, which must be specified.  For instance,
1547
1548 @smallexample
1549 void __f () @{ /* do something */; @}
1550 void f () __attribute__ ((weak, alias ("__f")));
1551 @end smallexample
1552
1553 declares @samp{f} to be a weak alias for @samp{__f}.  In C++, the
1554 mangled name for the target must be used.
1555
1556 Not all target machines support this attribute.
1557
1558 @item no_check_memory_usage
1559 @cindex @code{no_check_memory_usage} function attribute
1560 The @code{no_check_memory_usage} attribute causes GNU CC to omit checks
1561 of memory references when it generates code for that function.  Normally
1562 if you specify @samp{-fcheck-memory-usage} (see @pxref{Code Gen
1563 Options}), GNU CC generates calls to support routines before most memory
1564 accesses to permit support code to record usage and detect uses of
1565 uninitialized or unallocated storage.  Since GNU CC cannot handle
1566 @code{asm} statements properly they are not allowed in such functions.
1567 If you declare a function with this attribute, GNU CC will not generate
1568 memory checking code for that function, permitting the use of @code{asm}
1569 statements without having to compile that function with different
1570 options.  This also allows you to write support routines of your own if
1571 you wish, without getting infinite recursion if they get compiled with
1572 @code{-fcheck-memory-usage}.
1573
1574 @item regparm (@var{number})
1575 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1576 On the Intel 386, the @code{regparm} attribute causes the compiler to
1577 pass up to @var{number} integer arguments in registers @var{EAX},
1578 @var{EDX}, and @var{ECX} instead of on the stack.  Functions that take a
1579 variable number of arguments will continue to be passed all of their
1580 arguments on the stack.
1581
1582 @item stdcall
1583 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1584 On the Intel 386, the @code{stdcall} attribute causes the compiler to
1585 assume that the called function will pop off the stack space used to
1586 pass arguments, unless it takes a variable number of arguments.
1587
1588 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{stdcall}
1589 attribute.
1590
1591 @item cdecl
1592 @cindex functions that do pop the argument stack on the 386
1593 On the Intel 386, the @code{cdecl} attribute causes the compiler to
1594 assume that the calling function will pop off the stack space used to
1595 pass arguments.  This is
1596 useful to override the effects of the @samp{-mrtd} switch.
1597
1598 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{cdecl}
1599 attribute.
1600
1601 @item longcall
1602 @cindex functions called via pointer on the RS/6000 and PowerPC
1603 On the RS/6000 and PowerPC, the @code{longcall} attribute causes the
1604 compiler to always call the function via a pointer, so that functions
1605 which reside further than 64 megabytes (67,108,864 bytes) from the
1606 current location can be called.
1607
1608 @item dllimport
1609 @cindex functions which are imported from a dll on PowerPC Windows NT
1610 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllimport} attribute causes
1611 the compiler to call the function via a global pointer to the function
1612 pointer that is set up by the Windows NT dll library.  The pointer name
1613 is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1614
1615 @item dllexport
1616 @cindex functions which are exported from a dll on PowerPC Windows NT
1617 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllexport} attribute causes
1618 the compiler to provide a global pointer to the function pointer, so
1619 that it can be called with the @code{dllimport} attribute.  The pointer
1620 name is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1621
1622 @item exception (@var{except-func} [, @var{except-arg}])
1623 @cindex functions which specify exception handling on PowerPC Windows NT
1624 On the PowerPC running Windows NT, the @code{exception} attribute causes
1625 the compiler to modify the structured exception table entry it emits for
1626 the declared function.  The string or identifier @var{except-func} is
1627 placed in the third entry of the structured exception table.  It
1628 represents a function, which is called by the exception handling
1629 mechanism if an exception occurs.  If it was specified, the string or
1630 identifier @var{except-arg} is placed in the fourth entry of the
1631 structured exception table.
1632
1633 @item function_vector
1634 @cindex calling functions through the function vector on the H8/300 processors
1635 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1636 function should be called through the function vector.  Calling a
1637 function through the function vector will reduce code size, however;
1638 the function vector has a limited size (maximum 128 entries on the H8/300
1639 and 64 entries on the H8/300H) and shares space with the interrupt vector.
1640
1641 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1642 this option to work correctly.
1643
1644 @item interrupt_handler
1645 @cindex interrupt handler functions on the H8/300 processors
1646 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1647 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1648 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1649 attribute is present.
1650
1651 @item eightbit_data
1652 @cindex eight bit data on the H8/300 and H8/300H
1653 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1654 variable should be placed into the eight bit data section.
1655 The compiler will generate more efficient code for certain operations
1656 on data in the eight bit data area.  Note the eight bit data area is limited to
1657 256 bytes of data.
1658
1659 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1660 this option to work correctly.
1661
1662 @item tiny_data
1663 @cindex tiny data section on the H8/300H
1664 Use this option on the H8/300H to indicate that the specified
1665 variable should be placed into the tiny data section.
1666 The compiler will generate more efficient code for loads and stores
1667 on data in the tiny data section.  Note the tiny data area is limited to
1668 slightly under 32kbytes of data.
1669
1670 @item interrupt
1671 @cindex interrupt handlers on the M32R/D
1672 Use this option on the M32R/D to indicate that the specified
1673 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1674 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1675 attribute is present.
1676
1677 @item model (@var{model-name})
1678 @cindex function addressability on the M32R/D
1679 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object,
1680 and the code generated for a function.
1681 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
1682 or @code{large}, representing each of the code models.
1683
1684 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
1685 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction), and are
1686 callable with the @code{bl} instruction.
1687
1688 Medium model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1689 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1690 and are callable with the @code{bl} instruction.
1691
1692 Large model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1693 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1694 and may not be reachable with the @code{bl} instruction (the compiler will
1695 generate the much slower @code{seth/add3/jl} instruction sequence).
1696
1697 @end table
1698
1699 You can specify multiple attributes in a declaration by separating them
1700 by commas within the double parentheses or by immediately following an
1701 attribute declaration with another attribute declaration.
1702
1703 @cindex @code{#pragma}, reason for not using
1704 @cindex pragma, reason for not using
1705 Some people object to the @code{__attribute__} feature, suggesting that ANSI C's
1706 @code{#pragma} should be used instead.  There are two reasons for not
1707 doing this.
1708
1709 @enumerate
1710 @item
1711 It is impossible to generate @code{#pragma} commands from a macro.
1712
1713 @item
1714 There is no telling what the same @code{#pragma} might mean in another
1715 compiler.
1716 @end enumerate
1717
1718 These two reasons apply to almost any application that might be proposed
1719 for @code{#pragma}.  It is basically a mistake to use @code{#pragma} for
1720 @emph{anything}.
1721
1722 @node Function Prototypes
1723 @section Prototypes and Old-Style Function Definitions
1724 @cindex function prototype declarations
1725 @cindex old-style function definitions
1726 @cindex promotion of formal parameters
1727
1728 GNU C extends ANSI C to allow a function prototype to override a later
1729 old-style non-prototype definition.  Consider the following example:
1730
1731 @example
1732 /* @r{Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.}  */
1733 #ifdef __STDC__
1734 #define P(x) x
1735 #else
1736 #define P(x) ()
1737 #endif
1738
1739 /* @r{Prototype function declaration.}  */
1740 int isroot P((uid_t));
1741
1742 /* @r{Old-style function definition.}  */
1743 int
1744 isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
1745      uid_t x;
1746 @{
1747   return x == 0;
1748 @}
1749 @end example
1750
1751 Suppose the type @code{uid_t} happens to be @code{short}.  ANSI C does
1752 not allow this example, because subword arguments in old-style
1753 non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
1754 function definition's argument is really an @code{int}, which does not
1755 match the prototype argument type of @code{short}.
1756
1757 This restriction of ANSI C makes it hard to write code that is portable
1758 to traditional C compilers, because the programmer does not know
1759 whether the @code{uid_t} type is @code{short}, @code{int}, or
1760 @code{long}.  Therefore, in cases like these GNU C allows a prototype
1761 to override a later old-style definition.  More precisely, in GNU C, a
1762 function prototype argument type overrides the argument type specified
1763 by a later old-style definition if the former type is the same as the
1764 latter type before promotion.  Thus in GNU C the above example is
1765 equivalent to the following:
1766
1767 @example
1768 int isroot (uid_t);
1769
1770 int
1771 isroot (uid_t x)
1772 @{
1773   return x == 0;
1774 @}
1775 @end example
1776
1777 GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
1778 extension is irrelevant.
1779
1780 @node C++ Comments
1781 @section C++ Style Comments
1782 @cindex //
1783 @cindex C++ comments
1784 @cindex comments, C++ style
1785
1786 In GNU C, you may use C++ style comments, which start with @samp{//} and
1787 continue until the end of the line.  Many other C implementations allow
1788 such comments, and they are likely to be in a future C standard.
1789 However, C++ style comments are not recognized if you specify
1790 @w{@samp{-ansi}} or @w{@samp{-traditional}}, since they are incompatible
1791 with traditional constructs like @code{dividend//*comment*/divisor}.
1792
1793 @node Dollar Signs
1794 @section Dollar Signs in Identifier Names
1795 @cindex $
1796 @cindex dollar signs in identifier names
1797 @cindex identifier names, dollar signs in
1798
1799 In GNU C, you may normally use dollar signs in identifier names.
1800 This is because many traditional C implementations allow such identifiers.
1801 However, dollar signs in identifiers are not supported on a few target
1802 machines, typically because the target assembler does not allow them.
1803
1804 @node Character Escapes
1805 @section The Character @key{ESC} in Constants
1806
1807 You can use the sequence @samp{\e} in a string or character constant to
1808 stand for the ASCII character @key{ESC}.
1809
1810 @node Alignment
1811 @section Inquiring on Alignment of Types or Variables
1812 @cindex alignment
1813 @cindex type alignment
1814 @cindex variable alignment
1815
1816 The keyword @code{__alignof__} allows you to inquire about how an object
1817 is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
1818 syntax is just like @code{sizeof}.
1819
1820 For example, if the target machine requires a @code{double} value to be
1821 aligned on an 8-byte boundary, then @code{__alignof__ (double)} is 8.
1822 This is true on many RISC machines.  On more traditional machine
1823 designs, @code{__alignof__ (double)} is 4 or even 2.
1824
1825 Some machines never actually require alignment; they allow reference to any
1826 data type even at an odd addresses.  For these machines, @code{__alignof__}
1827 reports the @emph{recommended} alignment of a type.
1828
1829 When the operand of @code{__alignof__} is an lvalue rather than a type, the
1830 value is the largest alignment that the lvalue is known to have.  It may
1831 have this alignment as a result of its data type, or because it is part of
1832 a structure and inherits alignment from that structure.  For example, after
1833 this declaration:
1834
1835 @example
1836 struct foo @{ int x; char y; @} foo1;
1837 @end example
1838
1839 @noindent
1840 the value of @code{__alignof__ (foo1.y)} is probably 2 or 4, the same as
1841 @code{__alignof__ (int)}, even though the data type of @code{foo1.y}
1842 does not itself demand any alignment.@refill
1843
1844 A related feature which lets you specify the alignment of an object is
1845 @code{__attribute__ ((aligned (@var{alignment})))}; see the following
1846 section.
1847
1848 @node Variable Attributes
1849 @section Specifying Attributes of Variables
1850 @cindex attribute of variables
1851 @cindex variable attributes
1852
1853 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1854 attributes of variables or structure fields.  This keyword is followed
1855 by an attribute specification inside double parentheses.  Eight
1856 attributes are currently defined for variables: @code{aligned},
1857 @code{mode}, @code{nocommon}, @code{packed}, @code{section},
1858 @code{transparent_union}, @code{unused}, and @code{weak}.  Other
1859 attributes are available for functions (@pxref{Function Attributes}) and
1860 for types (@pxref{Type Attributes}).
1861
1862 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1863 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1864 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1865 you may use @code{__aligned__} instead of @code{aligned}.
1866
1867 @table @code
1868 @cindex @code{aligned} attribute
1869 @item aligned (@var{alignment})
1870 This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
1871 structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
1872
1873 @smallexample
1874 int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
1875 @end smallexample
1876
1877 @noindent
1878 causes the compiler to allocate the global variable @code{x} on a
1879 16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction with
1880 an @code{asm} expression to access the @code{move16} instruction which
1881 requires 16-byte aligned operands.
1882
1883 You can also specify the alignment of structure fields.  For example, to
1884 create a double-word aligned @code{int} pair, you could write:
1885
1886 @smallexample
1887 struct foo @{ int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); @};
1888 @end smallexample
1889
1890 @noindent
1891 This is an alternative to creating a union with a @code{double} member
1892 that forces the union to be double-word aligned.
1893
1894 It is not possible to specify the alignment of functions; the alignment
1895 of functions is determined by the machine's requirements and cannot be
1896 changed.  You cannot specify alignment for a typedef name because such a
1897 name is just an alias, not a distinct type.
1898
1899 As in the preceding examples, you can explicitly specify the alignment
1900 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given variable or
1901 structure field.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
1902 and just ask the compiler to align a variable or field to the maximum
1903 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
1904 example, you could write:
1905
1906 @smallexample
1907 short array[3] __attribute__ ((aligned));
1908 @end smallexample
1909
1910 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned} attribute
1911 specification, the compiler automatically sets the alignment for the declared
1912 variable or field to the largest alignment which is ever used for any data
1913 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often make
1914 copy operations more efficient, because the compiler can use whatever
1915 instructions copy the biggest chunks of memory when performing copies to
1916 or from the variables or fields that you have aligned this way.
1917
1918 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
1919 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
1920
1921 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
1922 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
1923 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
1924 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
1925 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
1926 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
1927 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
1928 alignment.  See your linker documentation for further information.
1929
1930 @item mode (@var{mode})
1931 @cindex @code{mode} attribute
1932 This attribute specifies the data type for the declaration---whichever
1933 type corresponds to the mode @var{mode}.  This in effect lets you
1934 request an integer or floating point type according to its width.
1935
1936 You may also specify a mode of @samp{byte} or @samp{__byte__} to
1937 indicate the mode corresponding to a one-byte integer, @samp{word} or
1938 @samp{__word__} for the mode of a one-word integer, and @samp{pointer}
1939 or @samp{__pointer__} for the mode used to represent pointers.
1940
1941 @item nocommon
1942 @cindex @code{nocommon} attribute
1943 This attribute specifies requests GNU CC not to place a variable
1944 ``common'' but instead to allocate space for it directly.  If you
1945 specify the @samp{-fno-common} flag, GNU CC will do this for all
1946 variables.
1947
1948 Specifying the @code{nocommon} attribute for a variable provides an
1949 initialization of zeros.  A variable may only be initialized in one
1950 source file.
1951
1952 @item packed
1953 @cindex @code{packed} attribute
1954 The @code{packed} attribute specifies that a variable or structure field
1955 should have the smallest possible alignment---one byte for a variable,
1956 and one bit for a field, unless you specify a larger value with the
1957 @code{aligned} attribute.
1958
1959 Here is a structure in which the field @code{x} is packed, so that it
1960 immediately follows @code{a}:
1961
1962 @example
1963 struct foo
1964 @{
1965   char a;
1966   int x[2] __attribute__ ((packed));
1967 @};
1968 @end example
1969
1970 @item section ("section-name")
1971 @cindex @code{section} variable attribute
1972 Normally, the compiler places the objects it generates in sections like
1973 @code{data} and @code{bss}.  Sometimes, however, you need additional sections,
1974 or you need certain particular variables to appear in special sections,
1975 for example to map to special hardware.  The @code{section}
1976 attribute specifies that a variable (or function) lives in a particular
1977 section.  For example, this small program uses several specific section names:
1978
1979 @smallexample
1980 struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = @{ 0 @};
1981 struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = @{ 0 @};
1982 char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = @{ 0 @};
1983 int init_data __attribute__ ((section ("INITDATA"))) = 0;
1984
1985 main()
1986 @{
1987   /* Initialize stack pointer */
1988   init_sp (stack + sizeof (stack));
1989
1990   /* Initialize initialized data */
1991   memcpy (&init_data, &data, &edata - &data);
1992
1993   /* Turn on the serial ports */
1994   init_duart (&a);
1995   init_duart (&b);
1996 @}
1997 @end smallexample
1998
1999 @noindent
2000 Use the @code{section} attribute with an @emph{initialized} definition
2001 of a @emph{global} variable, as shown in the example.  GNU CC issues
2002 a warning and otherwise ignores the @code{section} attribute in
2003 uninitialized variable declarations.
2004
2005 You may only use the @code{section} attribute with a fully initialized
2006 global definition because of the way linkers work.  The linker requires
2007 each object be defined once, with the exception that uninitialized
2008 variables tentatively go in the @code{common} (or @code{bss}) section
2009 and can be multiply "defined".  You can force a variable to be
2010 initialized with the @samp{-fno-common} flag or the @code{nocommon}
2011 attribute.
2012
2013 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2014 attribute is not available on all platforms.
2015 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2016 section, consider using the facilities of the linker instead.
2017
2018 @item shared
2019 @cindex @code{shared} variable attribute
2020 On Windows NT, in addition to nputting variable definitions in a named 
2021 section, the section can also be shared among all running copies of an 
2022 executable or DLL. For example, this small program defines shared data 
2023 by putting it in a named section "shared" and marking the section 
2024 shareable:
2025
2026 @smallexample
2027 int foo __attribute__((section ("shared"), shared)) = 0;
2028
2029 int
2030 main()
2031 @{
2032   /* Read and write foo. All running copies see the same value. */
2033   return 0;
2034 @}
2035 @end smallexample
2036
2037 @noindent
2038 You may only use the @code{shared} attribute along with @code{section}
2039 attribute with a fully initialized global definition because of the way 
2040 linkers work.  See @code{section} attribute for more information.
2041
2042 The @code{shared} attribute is only available on Windows NT.
2043
2044 @item transparent_union
2045 This attribute, attached to a function parameter which is a union, means
2046 that the corresponding argument may have the type of any union member,
2047 but the argument is passed as if its type were that of the first union
2048 member.  For more details see @xref{Type Attributes}.  You can also use
2049 this attribute on a @code{typedef} for a union data type; then it
2050 applies to all function parameters with that type.
2051
2052 @item unused
2053 This attribute, attached to a variable, means that the variable is meant
2054 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
2055 variable.
2056
2057 @item weak
2058 The @code{weak} attribute is described in @xref{Function Attributes}.
2059
2060 @item model (@var{model-name})
2061 @cindex variable addressability on the M32R/D
2062 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object.
2063 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
2064 or @code{large}, representing each of the code models.
2065
2066 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
2067 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction).
2068
2069 Medium and large model objects may live anywhere in the 32 bit address space
2070 (the compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their
2071 addresses).
2072
2073 @end table
2074
2075 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2076 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2077 packed))}.
2078
2079 @node Type Attributes
2080 @section Specifying Attributes of Types
2081 @cindex attribute of types
2082 @cindex type attributes
2083
2084 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
2085 attributes of @code{struct} and @code{union} types when you define such
2086 types.  This keyword is followed by an attribute specification inside
2087 double parentheses.  Three attributes are currently defined for types:
2088 @code{aligned}, @code{packed}, and @code{transparent_union}.  Other
2089 attributes are defined for functions (@pxref{Function Attributes}) and
2090 for variables (@pxref{Variable Attributes}).
2091
2092 You may also specify any one of these attributes with @samp{__}
2093 preceding and following its keyword.  This allows you to use these
2094 attributes in header files without being concerned about a possible
2095 macro of the same name.  For example, you may use @code{__aligned__}
2096 instead of @code{aligned}.
2097
2098 You may specify the @code{aligned} and @code{transparent_union}
2099 attributes either in a @code{typedef} declaration or just past the
2100 closing curly brace of a complete enum, struct or union type
2101 @emph{definition} and the @code{packed} attribute only past the closing
2102 brace of a definition.
2103
2104 You may also specify attributes between the enum, struct or union
2105 tag and the name of the type rather than after the closing brace.
2106
2107 @table @code
2108 @cindex @code{aligned} attribute
2109 @item aligned (@var{alignment})
2110 This attribute specifies a minimum alignment (in bytes) for variables
2111 of the specified type.  For example, the declarations:
2112
2113 @smallexample
2114 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned (8)));
2115 typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));
2116 @end smallexample
2117
2118 @noindent
2119 force the compiler to insure (as far as it can) that each variable whose
2120 type is @code{struct S} or @code{more_aligned_int} will be allocated and
2121 aligned @emph{at least} on a 8-byte boundary.  On a Sparc, having all
2122 variables of type @code{struct S} aligned to 8-byte boundaries allows
2123 the compiler to use the @code{ldd} and @code{std} (doubleword load and
2124 store) instructions when copying one variable of type @code{struct S} to
2125 another, thus improving run-time efficiency.
2126
2127 Note that the alignment of any given @code{struct} or @code{union} type
2128 is required by the ANSI C standard to be at least a perfect multiple of
2129 the lowest common multiple of the alignments of all of the members of
2130 the @code{struct} or @code{union} in question.  This means that you @emph{can}
2131 effectively adjust the alignment of a @code{struct} or @code{union}
2132 type by attaching an @code{aligned} attribute to any one of the members
2133 of such a type, but the notation illustrated in the example above is a
2134 more obvious, intuitive, and readable way to request the compiler to
2135 adjust the alignment of an entire @code{struct} or @code{union} type.
2136
2137 As in the preceding example, you can explicitly specify the alignment
2138 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given @code{struct}
2139 or @code{union} type.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
2140 and just ask the compiler to align a type to the maximum
2141 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
2142 example, you could write:
2143
2144 @smallexample
2145 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned));
2146 @end smallexample
2147
2148 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned}
2149 attribute specification, the compiler automatically sets the alignment
2150 for the type to the largest alignment which is ever used for any data
2151 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often
2152 make copy operations more efficient, because the compiler can use
2153 whatever instructions copy the biggest chunks of memory when performing
2154 copies to or from the variables which have types that you have aligned
2155 this way.
2156
2157 In the example above, if the size of each @code{short} is 2 bytes, then
2158 the size of the entire @code{struct S} type is 6 bytes.  The smallest
2159 power of two which is greater than or equal to that is 8, so the
2160 compiler sets the alignment for the entire @code{struct S} type to 8
2161 bytes.
2162
2163 Note that although you can ask the compiler to select a time-efficient
2164 alignment for a given type and then declare only individual stand-alone
2165 objects of that type, the compiler's ability to select a time-efficient
2166 alignment is primarily useful only when you plan to create arrays of
2167 variables having the relevant (efficiently aligned) type.  If you
2168 declare or use arrays of variables of an efficiently-aligned type, then
2169 it is likely that your program will also be doing pointer arithmetic (or
2170 subscripting, which amounts to the same thing) on pointers to the
2171 relevant type, and the code that the compiler generates for these
2172 pointer arithmetic operations will often be more efficient for
2173 efficiently-aligned types than for other types.
2174
2175 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2176 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2177
2178 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2179 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2180 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2181 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2182 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2183 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2184 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2185 alignment.  See your linker documentation for further information.
2186
2187 @item packed
2188 This attribute, attached to an @code{enum}, @code{struct}, or
2189 @code{union} type definition, specified that the minimum required memory
2190 be used to represent the type.
2191
2192 Specifying this attribute for @code{struct} and @code{union} types is
2193 equivalent to specifying the @code{packed} attribute on each of the
2194 structure or union members.  Specifying the @samp{-fshort-enums}
2195 flag on the line is equivalent to specifying the @code{packed}
2196 attribute on all @code{enum} definitions.
2197
2198 You may only specify this attribute after a closing curly brace on an
2199 @code{enum} definition, not in a @code{typedef} declaration, unless that
2200 declaration also contains the definition of the @code{enum}.
2201
2202 @item transparent_union
2203 This attribute, attached to a @code{union} type definition, indicates
2204 that any function parameter having that union type causes calls to that
2205 function to be treated in a special way.
2206
2207 First, the argument corresponding to a transparent union type can be of
2208 any type in the union; no cast is required.  Also, if the union contains
2209 a pointer type, the corresponding argument can be a null pointer
2210 constant or a void pointer expression; and if the union contains a void
2211 pointer type, the corresponding argument can be any pointer expression.
2212 If the union member type is a pointer, qualifiers like @code{const} on
2213 the referenced type must be respected, just as with normal pointer
2214 conversions.
2215
2216 Second, the argument is passed to the function using the calling
2217 conventions of first member of the transparent union, not the calling
2218 conventions of the union itself.  All members of the union must have the
2219 same machine representation; this is necessary for this argument passing
2220 to work properly.
2221
2222 Transparent unions are designed for library functions that have multiple
2223 interfaces for compatibility reasons.  For example, suppose the
2224 @code{wait} function must accept either a value of type @code{int *} to
2225 comply with Posix, or a value of type @code{union wait *} to comply with
2226 the 4.1BSD interface.  If @code{wait}'s parameter were @code{void *},
2227 @code{wait} would accept both kinds of arguments, but it would also
2228 accept any other pointer type and this would make argument type checking
2229 less useful.  Instead, @code{<sys/wait.h>} might define the interface
2230 as follows:
2231
2232 @smallexample
2233 typedef union
2234   @{
2235     int *__ip;
2236     union wait *__up;
2237   @} wait_status_ptr_t __attribute__ ((__transparent_union__));
2238
2239 pid_t wait (wait_status_ptr_t);
2240 @end smallexample
2241
2242 This interface allows either @code{int *} or @code{union wait *}
2243 arguments to be passed, using the @code{int *} calling convention.
2244 The program can call @code{wait} with arguments of either type:
2245
2246 @example
2247 int w1 () @{ int w; return wait (&w); @}
2248 int w2 () @{ union wait w; return wait (&w); @}
2249 @end example
2250
2251 With this interface, @code{wait}'s implementation might look like this:
2252
2253 @example
2254 pid_t wait (wait_status_ptr_t p)
2255 @{
2256   return waitpid (-1, p.__ip, 0);
2257 @}
2258 @end example
2259
2260 @item unused
2261 When attached to a type (including a @code{union} or a @code{struct}),
2262 this attribute means that variables of that type are meant to appear
2263 possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for any variables of
2264 that type, even if the variable appears to do nothing.  This is often
2265 the case with lock or thread classes, which are usually defined and then
2266 not referenced, but contain constructors and destructors that have
2267 nontrivial bookkeeping functions.
2268
2269 @end table
2270
2271 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2272 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2273 packed))}.
2274
2275 @node Inline
2276 @section An Inline Function is As Fast As a Macro
2277 @cindex inline functions
2278 @cindex integrating function code
2279 @cindex open coding
2280 @cindex macros, inline alternative
2281
2282 By declaring a function @code{inline}, you can direct GNU CC to
2283 integrate that function's code into the code for its callers.  This
2284 makes execution faster by eliminating the function-call overhead; in
2285 addition, if any of the actual argument values are constant, their known
2286 values may permit simplifications at compile time so that not all of the
2287 inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
2288 less predictable; object code may be larger or smaller with function
2289 inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
2290 optimization and it really ``works'' only in optimizing compilation.  If
2291 you don't use @samp{-O}, no function is really inline.
2292
2293 To declare a function inline, use the @code{inline} keyword in its
2294 declaration, like this:
2295
2296 @example
2297 inline int
2298 inc (int *a)
2299 @{
2300   (*a)++;
2301 @}
2302 @end example
2303
2304 (If you are writing a header file to be included in ANSI C programs, write
2305 @code{__inline__} instead of @code{inline}.  @xref{Alternate Keywords}.)
2306 You can also make all ``simple enough'' functions inline with the option
2307 @samp{-finline-functions}. 
2308
2309 Note that certain usages in a function definition can make it unsuitable
2310 for inline substitution.  Among these usages are: use of varargs, use of
2311 alloca, use of variable sized data types (@pxref{Variable Length}),
2312 use of computed goto (@pxref{Labels as Values}), use of nonlocal goto,
2313 and nested functions (@pxref{Nested Functions}).  Using @samp{-Winline}
2314 will warn when a function marked @code{inline} could not be substituted,
2315 and will give the reason for the failure.
2316
2317 Note that in C and Objective C, unlike C++, the @code{inline} keyword
2318 does not affect the linkage of the function.
2319
2320 @cindex automatic @code{inline} for C++ member fns
2321 @cindex @code{inline} automatic for C++ member fns
2322 @cindex member fns, automatically @code{inline}
2323 @cindex C++ member fns, automatically @code{inline}
2324 GNU CC automatically inlines member functions defined within the class
2325 body of C++ programs even if they are not explicitly declared
2326 @code{inline}.  (You can override this with @samp{-fno-default-inline};
2327 @pxref{C++ Dialect Options,,Options Controlling C++ Dialect}.)
2328
2329 @cindex inline functions, omission of
2330 When a function is both inline and @code{static}, if all calls to the
2331 function are integrated into the caller, and the function's address is
2332 never used, then the function's own assembler code is never referenced.
2333 In this case, GNU CC does not actually output assembler code for the
2334 function, unless you specify the option @samp{-fkeep-inline-functions}.
2335 Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
2336 calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
2337 neither can recursive calls within the definition).  If there is a
2338 nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
2339 usual.  The function must also be compiled as usual if the program
2340 refers to its address, because that can't be inlined.
2341
2342 @cindex non-static inline function
2343 When an inline function is not @code{static}, then the compiler must assume
2344 that there may be calls from other source files; since a global symbol can
2345 be defined only once in any program, the function must not be defined in
2346 the other source files, so the calls therein cannot be integrated.
2347 Therefore, a non-@code{static} inline function is always compiled on its
2348 own in the usual fashion.
2349
2350 If you specify both @code{inline} and @code{extern} in the function
2351 definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
2352 is the function compiled on its own, not even if you refer to its
2353 address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
2354 if you had only declared the function, and had not defined it.
2355
2356 This combination of @code{inline} and @code{extern} has almost the
2357 effect of a macro.  The way to use it is to put a function definition in
2358 a header file with these keywords, and put another copy of the
2359 definition (lacking @code{inline} and @code{extern}) in a library file.
2360 The definition in the header file will cause most calls to the function
2361 to be inlined.  If any uses of the function remain, they will refer to
2362 the single copy in the library.
2363
2364 GNU C does not inline any functions when not optimizing.  It is not
2365 clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
2366 that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
2367 did the easy thing, and turned it off.
2368
2369 @node Extended Asm
2370 @section Assembler Instructions with C Expression Operands
2371 @cindex extended @code{asm}
2372 @cindex @code{asm} expressions
2373 @cindex assembler instructions
2374 @cindex registers
2375
2376 In an assembler instruction using @code{asm}, you can specify the
2377 operands of the instruction using C expressions.  This means you need not
2378 guess which registers or memory locations will contain the data you want
2379 to use.
2380
2381 You must specify an assembler instruction template much like what
2382 appears in a machine description, plus an operand constraint string for
2383 each operand.
2384
2385 For example, here is how to use the 68881's @code{fsinx} instruction:
2386
2387 @example
2388 asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
2389 @end example
2390
2391 @noindent
2392 Here @code{angle} is the C expression for the input operand while
2393 @code{result} is that of the output operand.  Each has @samp{"f"} as its
2394 operand constraint, saying that a floating point register is required.
2395 The @samp{=} in @samp{=f} indicates that the operand is an output; all
2396 output operands' constraints must use @samp{=}.  The constraints use the
2397 same language used in the machine description (@pxref{Constraints}).
2398
2399 Each operand is described by an operand-constraint string followed by
2400 the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
2401 template from the first output operand and another separates the last
2402 output operand from the first input, if any.  Commas separate the
2403 operands within each group.  The total number of operands is limited to
2404 ten or to the maximum number of operands in any instruction pattern in
2405 the machine description, whichever is greater.
2406
2407 If there are no output operands but there are input operands, you must
2408 place two consecutive colons surrounding the place where the output
2409 operands would go.
2410
2411 Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check this.
2412 The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot check
2413 whether the operands have data types that are reasonable for the
2414 instruction being executed.  It does not parse the assembler instruction
2415 template and does not know what it means or even whether it is valid
2416 assembler input.  The extended @code{asm} feature is most often used for
2417 machine instructions the compiler itself does not know exist.  If
2418 the output expression cannot be directly addressed (for example, it is a
2419 bit field), your constraint must allow a register.  In that case, GNU CC
2420 will use the register as the output of the @code{asm}, and then store
2421 that register into the output.
2422
2423 The ordinary output operands must be write-only; GNU CC will assume that
2424 the values in these operands before the instruction are dead and need
2425 not be generated.  Extended asm supports input-output or read-write
2426 operands.  Use the constraint character @samp{+} to indicate such an
2427 operand and list it with the output operands.
2428
2429 When the constraints for the read-write operand (or the operand in which
2430 only some of the bits are to be changed) allows a register, you may, as
2431 an alternative, logically split its function into two separate operands,
2432 one input operand and one write-only output operand.  The connection
2433 between them is expressed by constraints which say they need to be in
2434 the same location when the instruction executes.  You can use the same C
2435 expression for both operands, or different expressions.  For example,
2436 here we write the (fictitious) @samp{combine} instruction with
2437 @code{bar} as its read-only source operand and @code{foo} as its
2438 read-write destination:
2439
2440 @example
2441 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
2442 @end example
2443
2444 @noindent
2445 The constraint @samp{"0"} for operand 1 says that it must occupy the
2446 same location as operand 0.  A digit in constraint is allowed only in an
2447 input operand and it must refer to an output operand.
2448
2449 Only a digit in the constraint can guarantee that one operand will be in
2450 the same place as another.  The mere fact that @code{foo} is the value
2451 of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
2452 same place in the generated assembler code.  The following would not
2453 work reliably:
2454
2455 @example
2456 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
2457 @end example
2458
2459 Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to be in
2460 different registers; GNU CC knows no reason not to do so.  For example, the
2461 compiler might find a copy of the value of @code{foo} in one register and
2462 use it for operand 1, but generate the output operand 0 in a different
2463 register (copying it afterward to @code{foo}'s own address).  Of course,
2464 since the register for operand 1 is not even mentioned in the assembler
2465 code, the result will not work, but GNU CC can't tell that.
2466
2467 Some instructions clobber specific hard registers.  To describe this,
2468 write a third colon after the input operands, followed by the names of
2469 the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a realistic
2470 example for the VAX:
2471
2472 @example
2473 asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
2474               : /* no outputs */
2475               : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
2476               : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
2477 @end example
2478
2479 You may not write a clobber description in a way that overlaps with an
2480 input or output operand.  For example, you may not have an operand
2481 describing a register class with one member if you mention that register
2482 in the clobber list.  There is no way for you to specify that an input
2483 operand is modified without also specifying it as an output
2484 operand.  Note that if all the output operands you specify are for this
2485 purpose (and hence unused), you will then also need to specify
2486 @code{volatile} for the @code{asm} construct, as described below, to
2487 prevent GNU CC from deleting the @code{asm} statement as unused.
2488
2489 If you refer to a particular hardware register from the assembler code,
2490 you will probably have to list the register after the third colon to
2491 tell the compiler the register's value is modified.  In some assemblers,
2492 the register names begin with @samp{%}; to produce one @samp{%} in the
2493 assembler code, you must write @samp{%%} in the input.
2494
2495 If your assembler instruction can alter the condition code register, add
2496 @samp{cc} to the list of clobbered registers.  GNU CC on some machines
2497 represents the condition codes as a specific hardware register;
2498 @samp{cc} serves to name this register.  On other machines, the
2499 condition code is handled differently, and specifying @samp{cc} has no
2500 effect.  But it is valid no matter what the machine.
2501
2502 If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
2503 fashion, add @samp{memory} to the list of clobbered registers.  This
2504 will cause GNU CC to not keep memory values cached in registers across
2505 the assembler instruction.
2506
2507 You can put multiple assembler instructions together in a single
2508 @code{asm} template, separated either with newlines (written as
2509 @samp{\n}) or with semicolons if the assembler allows such semicolons.
2510 The GNU assembler allows semicolons and most Unix assemblers seem to do
2511 so.  The input operands are guaranteed not to use any of the clobbered
2512 registers, and neither will the output operands' addresses, so you can
2513 read and write the clobbered registers as many times as you like.  Here
2514 is an example of multiple instructions in a template; it assumes the
2515 subroutine @code{_foo} accepts arguments in registers 9 and 10:
2516
2517 @example
2518 asm ("movl %0,r9;movl %1,r10;call _foo"
2519      : /* no outputs */
2520      : "g" (from), "g" (to)
2521      : "r9", "r10");
2522 @end example
2523
2524 Unless an output operand has the @samp{&} constraint modifier, GNU CC
2525 may allocate it in the same register as an unrelated input operand, on
2526 the assumption the inputs are consumed before the outputs are produced.
2527 This assumption may be false if the assembler code actually consists of
2528 more than one instruction.  In such a case, use @samp{&} for each output
2529 operand that may not overlap an input.  @xref{Modifiers}.
2530
2531 If you want to test the condition code produced by an assembler
2532 instruction, you must include a branch and a label in the @code{asm}
2533 construct, as follows:
2534
2535 @example
2536 asm ("clr %0;frob %1;beq 0f;mov #1,%0;0:"
2537      : "g" (result)
2538      : "g" (input));
2539 @end example
2540
2541 @noindent
2542 This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
2543 and most Unix assemblers do.
2544
2545 Speaking of labels, jumps from one @code{asm} to another are not
2546 supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps, and
2547 therefore they cannot take account of them when deciding how to
2548 optimize.
2549
2550 @cindex macros containing @code{asm}
2551 Usually the most convenient way to use these @code{asm} instructions is to
2552 encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
2553
2554 @example
2555 #define sin(x)       \
2556 (@{ double __value, __arg = (x);   \
2557    asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
2558    __value; @})
2559 @end example
2560
2561 @noindent
2562 Here the variable @code{__arg} is used to make sure that the instruction
2563 operates on a proper @code{double} value, and to accept only those
2564 arguments @code{x} which can convert automatically to a @code{double}.
2565
2566 Another way to make sure the instruction operates on the correct data
2567 type is to use a cast in the @code{asm}.  This is different from using a
2568 variable @code{__arg} in that it converts more different types.  For
2569 example, if the desired type were @code{int}, casting the argument to
2570 @code{int} would accept a pointer with no complaint, while assigning the
2571 argument to an @code{int} variable named @code{__arg} would warn about
2572 using a pointer unless the caller explicitly casts it.
2573
2574 If an @code{asm} has output operands, GNU CC assumes for optimization
2575 purposes the instruction has no side effects except to change the output
2576 operands.  This does not mean instructions with a side effect cannot be
2577 used, but you must be careful, because the compiler may eliminate them
2578 if the output operands aren't used, or move them out of loops, or
2579 replace two with one if they constitute a common subexpression.  Also,
2580 if your instruction does have a side effect on a variable that otherwise
2581 appears not to change, the old value of the variable may be reused later
2582 if it happens to be found in a register.
2583
2584 You can prevent an @code{asm} instruction from being deleted, moved
2585 significantly, or combined, by writing the keyword @code{volatile} after
2586 the @code{asm}.  For example:
2587
2588 @example
2589 #define get_and_set_priority(new)  \
2590 (@{ int __old; \
2591    asm volatile ("get_and_set_priority %0, %1": "=g" (__old) : "g" (new)); \
2592    __old; @})
2593 @end example
2594
2595 @noindent
2596 If you write an @code{asm} instruction with no outputs, GNU CC will know
2597 the instruction has side-effects and will not delete the instruction or
2598 move it outside of loops.  If the side-effects of your instruction are
2599 not purely external, but will affect variables in your program in ways
2600 other than reading the inputs and clobbering the specified registers or
2601 memory, you should write the @code{volatile} keyword to prevent future
2602 versions of GNU CC from moving the instruction around within a core
2603 region.
2604
2605 An @code{asm} instruction without any operands or clobbers (and ``old
2606 style'' @code{asm}) will not be deleted or moved significantly,
2607 regardless, unless it is unreachable, the same wasy as if you had
2608 written a @code{volatile} keyword.
2609
2610 Note that even a volatile @code{asm} instruction can be moved in ways
2611 that appear insignificant to the compiler, such as across jump
2612 instructions.  You can't expect a sequence of volatile @code{asm}
2613 instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
2614 output, use a single @code{asm}.
2615
2616 It is a natural idea to look for a way to give access to the condition
2617 code left by the assembler instruction.  However, when we attempted to
2618 implement this, we found no way to make it work reliably.  The problem
2619 is that output operands might need reloading, which would result in
2620 additional following ``store'' instructions.  On most machines, these
2621 instructions would alter the condition code before there was time to
2622 test it.  This problem doesn't arise for ordinary ``test'' and
2623 ``compare'' instructions because they don't have any output operands.
2624
2625 If you are writing a header file that should be includable in ANSI C
2626 programs, write @code{__asm__} instead of @code{asm}.  @xref{Alternate
2627 Keywords}.
2628
2629 @subsection i386 floating point asm operands
2630
2631 There are several rules on the usage of stack-like regs in
2632 asm_operands insns.  These rules apply only to the operands that are
2633 stack-like regs:
2634
2635 @enumerate
2636 @item
2637 Given a set of input regs that die in an asm_operands, it is
2638 necessary to know which are implicitly popped by the asm, and
2639 which must be explicitly popped by gcc.
2640
2641 An input reg that is implicitly popped by the asm must be
2642 explicitly clobbered, unless it is constrained to match an
2643 output operand.
2644
2645 @item
2646 For any input reg that is implicitly popped by an asm, it is
2647 necessary to know how to adjust the stack to compensate for the pop.
2648 If any non-popped input is closer to the top of the reg-stack than
2649 the implicitly popped reg, it would not be possible to know what the
2650 stack looked like --- it's not clear how the rest of the stack ``slides
2651 up''.
2652
2653 All implicitly popped input regs must be closer to the top of
2654 the reg-stack than any input that is not implicitly popped.
2655
2656 It is possible that if an input dies in an insn, reload might
2657 use the input reg for an output reload.  Consider this example:
2658
2659 @example
2660 asm ("foo" : "=t" (a) : "f" (b));
2661 @end example
2662
2663 This asm says that input B is not popped by the asm, and that
2664 the asm pushes a result onto the reg-stack, ie, the stack is one
2665 deeper after the asm than it was before.  But, it is possible that
2666 reload will think that it can use the same reg for both the input and
2667 the output, if input B dies in this insn.
2668
2669 If any input operand uses the @code{f} constraint, all output reg
2670 constraints must use the @code{&} earlyclobber.
2671
2672 The asm above would be written as
2673
2674 @example
2675 asm ("foo" : "=&t" (a) : "f" (b));
2676 @end example
2677
2678 @item
2679 Some operands need to be in particular places on the stack.  All
2680 output operands fall in this category --- there is no other way to
2681 know which regs the outputs appear in unless the user indicates
2682 this in the constraints.
2683
2684 Output operands must specifically indicate which reg an output
2685 appears in after an asm.  @code{=f} is not allowed: the operand
2686 constraints must select a class with a single reg.
2687
2688 @item
2689 Output operands may not be ``inserted'' between existing stack regs.
2690 Since no 387 opcode uses a read/write operand, all output operands
2691 are dead before the asm_operands, and are pushed by the asm_operands.
2692 It makes no sense to push anywhere but the top of the reg-stack.
2693
2694 Output operands must start at the top of the reg-stack: output
2695 operands may not ``skip'' a reg.
2696
2697 @item
2698 Some asm statements may need extra stack space for internal
2699 calculations.  This can be guaranteed by clobbering stack registers
2700 unrelated to the inputs and outputs.
2701
2702 @end enumerate
2703
2704 Here are a couple of reasonable asms to want to write.  This asm
2705 takes one input, which is internally popped, and produces two outputs.
2706
2707 @example
2708 asm ("fsincos" : "=t" (cos), "=u" (sin) : "0" (inp));
2709 @end example
2710
2711 This asm takes two inputs, which are popped by the @code{fyl2xp1} opcode,
2712 and replaces them with one output.  The user must code the @code{st(1)}
2713 clobber for reg-stack.c to know that @code{fyl2xp1} pops both inputs.
2714
2715 @example
2716 asm ("fyl2xp1" : "=t" (result) : "0" (x), "u" (y) : "st(1)");
2717 @end example
2718
2719 @ifclear INTERNALS
2720 @c Show the details on constraints if they do not appear elsewhere in
2721 @c the manual
2722 @include md.texi
2723 @end ifclear
2724
2725 @node Asm Labels
2726 @section Controlling Names Used in Assembler Code
2727 @cindex assembler names for identifiers
2728 @cindex names used in assembler code
2729 @cindex identifiers, names in assembler code
2730
2731 You can specify the name to be used in the assembler code for a C
2732 function or variable by writing the @code{asm} (or @code{__asm__})
2733 keyword after the declarator as follows:
2734
2735 @example
2736 int foo asm ("myfoo") = 2;
2737 @end example
2738
2739 @noindent
2740 This specifies that the name to be used for the variable @code{foo} in
2741 the assembler code should be @samp{myfoo} rather than the usual
2742 @samp{_foo}.
2743
2744 On systems where an underscore is normally prepended to the name of a C
2745 function or variable, this feature allows you to define names for the
2746 linker that do not start with an underscore.
2747
2748 You cannot use @code{asm} in this way in a function @emph{definition}; but
2749 you can get the same effect by writing a declaration for the function
2750 before its definition and putting @code{asm} there, like this:
2751
2752 @example
2753 extern func () asm ("FUNC");
2754
2755 func (x, y)
2756      int x, y;
2757 @dots{}
2758 @end example
2759
2760 It is up to you to make sure that the assembler names you choose do not
2761 conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
2762 register name; that would produce completely invalid assembler code.  GNU
2763 CC does not as yet have the ability to store static variables in registers.
2764 Perhaps that will be added.
2765
2766 @node Explicit Reg Vars
2767 @section Variables in Specified Registers
2768 @cindex explicit register variables
2769 @cindex variables in specified registers
2770 @cindex specified registers
2771 @cindex registers, global allocation
2772
2773 GNU C allows you to put a few global variables into specified hardware
2774 registers.  You can also specify the register in which an ordinary
2775 register variable should be allocated.
2776
2777 @itemize @bullet
2778 @item
2779 Global register variables reserve registers throughout the program.
2780 This may be useful in programs such as programming language
2781 interpreters which have a couple of global variables that are accessed
2782 very often.
2783
2784 @item
2785 Local register variables in specific registers do not reserve the
2786 registers.  The compiler's data flow analysis is capable of determining
2787 where the specified registers contain live values, and where they are
2788 available for other uses.  Stores into local register variables may be deleted
2789 when they appear to be dead according to dataflow analysis.  References
2790 to local register variables may be deleted or moved or simplified.
2791
2792 These local variables are sometimes convenient for use with the extended
2793 @code{asm} feature (@pxref{Extended Asm}), if you want to write one
2794 output of the assembler instruction directly into a particular register.
2795 (This will work provided the register you specify fits the constraints
2796 specified for that operand in the @code{asm}.)
2797 @end itemize
2798
2799 @menu
2800 * Global Reg Vars::
2801 * Local Reg Vars::
2802 @end menu
2803
2804 @node Global Reg Vars
2805 @subsection Defining Global Register Variables
2806 @cindex global register variables
2807 @cindex registers, global variables in
2808
2809 You can define a global register variable in GNU C like this:
2810
2811 @example
2812 register int *foo asm ("a5");
2813 @end example
2814
2815 @noindent
2816 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Choose a
2817 register which is normally saved and restored by function calls on your
2818 machine, so that library routines will not clobber it.
2819
2820 Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
2821 conditionalize your program according to cpu type.  The register
2822 @code{a5} would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer
2823 type.  On machines with register windows, be sure to choose a ``global''
2824 register that is not affected magically by the function call mechanism.
2825
2826 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2827 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2828 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2829
2830 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
2831 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
2832 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
2833
2834 Defining a global register variable in a certain register reserves that
2835 register entirely for this use, at least within the current compilation.
2836 The register will not be allocated for any other purpose in the functions
2837 in the current compilation.  The register will not be saved and restored by
2838 these functions.  Stores into this register are never deleted even if they
2839 would appear to be dead, but references may be deleted or moved or
2840 simplified.
2841
2842 It is not safe to access the global register variables from signal
2843 handlers, or from more than one thread of control, because the system
2844 library routines may temporarily use the register for other things (unless
2845 you recompile them specially for the task at hand).
2846
2847 @cindex @code{qsort}, and global register variables
2848 It is not safe for one function that uses a global register variable to
2849 call another such function @code{foo} by way of a third function
2850 @code{lose} that was compiled without knowledge of this variable (i.e. in a
2851 different source file in which the variable wasn't declared).  This is
2852 because @code{lose} might save the register and put some other value there.
2853 For example, you can't expect a global register variable to be available in
2854 the comparison-function that you pass to @code{qsort}, since @code{qsort}
2855 might have put something else in that register.  (If you are prepared to
2856 recompile @code{qsort} with the same global register variable, you can
2857 solve this problem.)
2858
2859 If you want to recompile @code{qsort} or other source files which do not
2860 actually use your global register variable, so that they will not use that
2861 register for any other purpose, then it suffices to specify the compiler
2862 option @samp{-ffixed-@var{reg}}.  You need not actually add a global
2863 register declaration to their source code.
2864
2865 A function which can alter the value of a global register variable cannot
2866 safely be called from a function compiled without this variable, because it
2867 could clobber the value the caller expects to find there on return.
2868 Therefore, the function which is the entry point into the part of the
2869 program that uses the global register variable must explicitly save and
2870 restore the value which belongs to its caller.
2871
2872 @cindex register variable after @code{longjmp}
2873 @cindex global register after @code{longjmp}
2874 @cindex value after @code{longjmp}
2875 @findex longjmp
2876 @findex setjmp
2877 On most machines, @code{longjmp} will restore to each global register
2878 variable the value it had at the time of the @code{setjmp}.  On some
2879 machines, however, @code{longjmp} will not change the value of global
2880 register variables.  To be portable, the function that called @code{setjmp}
2881 should make other arrangements to save the values of the global register
2882 variables, and to restore them in a @code{longjmp}.  This way, the same
2883 thing will happen regardless of what @code{longjmp} does.
2884
2885 All global register variable declarations must precede all function
2886 definitions.  If such a declaration could appear after function
2887 definitions, the declaration would be too late to prevent the register from
2888 being used for other purposes in the preceding functions.
2889
2890 Global register variables may not have initial values, because an
2891 executable file has no means to supply initial contents for a register.
2892
2893 On the Sparc, there are reports that g3 @dots{} g7 are suitable
2894 registers, but certain library functions, such as @code{getwd}, as well
2895 as the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
2896 g2 are local temporaries.
2897
2898 On the 68000, a2 @dots{} a5 should be suitable, as should d2 @dots{} d7.
2899 Of course, it will not do to use more than a few of those.
2900
2901 @node Local Reg Vars
2902 @subsection Specifying Registers for Local Variables
2903 @cindex local variables, specifying registers
2904 @cindex specifying registers for local variables
2905 @cindex registers for local variables
2906
2907 You can define a local register variable with a specified register
2908 like this:
2909
2910 @example
2911 register int *foo asm ("a5");
2912 @end example
2913
2914 @noindent
2915 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Note
2916 that this is the same syntax used for defining global register
2917 variables, but for a local variable it would appear within a function.
2918
2919 Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
2920 problem, since specific registers are most often useful with explicit
2921 assembler instructions (@pxref{Extended Asm}).  Both of these things
2922 generally require that you conditionalize your program according to
2923 cpu type.
2924
2925 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2926 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2927 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2928
2929 Defining such a register variable does not reserve the register; it
2930 remains available for other uses in places where flow control determines
2931 the variable's value is not live.  However, these registers are made
2932 unavailable for use in the reload pass; excessive use of this feature
2933 leaves the compiler too few available registers to compile certain
2934 functions.
2935
2936 This option does not guarantee that GNU CC will generate code that has
2937 this variable in the register you specify at all times.  You may not
2938 code an explicit reference to this register in an @code{asm} statement
2939 and assume it will always refer to this variable.
2940
2941 Stores into local register variables may be deleted when they appear to be dead
2942 according to dataflow analysis.  References to local register variables may
2943 be deleted or moved or simplified.
2944
2945 @node Alternate Keywords
2946 @section Alternate Keywords
2947 @cindex alternate keywords
2948 @cindex keywords, alternate
2949
2950 The option @samp{-traditional} disables certain keywords; @samp{-ansi}
2951 disables certain others.  This causes trouble when you want to use GNU C
2952 extensions, or ANSI C features, in a general-purpose header file that
2953 should be usable by all programs, including ANSI C programs and traditional
2954 ones.  The keywords @code{asm}, @code{typeof} and @code{inline} cannot be
2955 used since they won't work in a program compiled with @samp{-ansi}, while
2956 the keywords @code{const}, @code{volatile}, @code{signed}, @code{typeof}
2957 and @code{inline} won't work in a program compiled with
2958 @samp{-traditional}.@refill
2959
2960 The way to solve these problems is to put @samp{__} at the beginning and
2961 end of each problematical keyword.  For example, use @code{__asm__}
2962 instead of @code{asm}, @code{__const__} instead of @code{const}, and
2963 @code{__inline__} instead of @code{inline}.
2964
2965 Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you want to
2966 compile with another compiler, you can define the alternate keywords as
2967 macros to replace them with the customary keywords.  It looks like this:
2968
2969 @example
2970 #ifndef __GNUC__
2971 #define __asm__ asm
2972 #endif
2973 @end example
2974
2975 @findex __extension__
2976 @samp{-pedantic} causes warnings for many GNU C extensions.  You can
2977 prevent such warnings within one expression by writing
2978 @code{__extension__} before the expression.  @code{__extension__} has no
2979 effect aside from this.
2980
2981 @node Incomplete Enums
2982 @section Incomplete @code{enum} Types
2983
2984 You can define an @code{enum} tag without specifying its possible values.
2985 This results in an incomplete type, much like what you get if you write
2986 @code{struct foo} without describing the elements.  A later declaration
2987 which does specify the possible values completes the type.
2988
2989 You can't allocate variables or storage using the type while it is
2990 incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
2991
2992 This extension may not be very useful, but it makes the handling of
2993 @code{enum} more consistent with the way @code{struct} and @code{union}
2994 are handled.
2995
2996 This extension is not supported by GNU C++.
2997
2998 @node Function Names
2999 @section Function Names as Strings
3000
3001 GNU CC predefines two string variables to be the name of the current function.
3002 The variable @code{__FUNCTION__} is the name of the function as it appears
3003 in the source.  The variable @code{__PRETTY_FUNCTION__} is the name of
3004 the function pretty printed in a language specific fashion.
3005
3006 These names are always the same in a C function, but in a C++ function
3007 they may be different.  For example, this program:
3008
3009 @smallexample
3010 extern "C" @{
3011 extern int printf (char *, ...);
3012 @}
3013
3014 class a @{
3015  public:
3016   sub (int i)
3017     @{
3018       printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
3019       printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
3020     @}
3021 @};
3022
3023 int
3024 main (void)
3025 @{
3026   a ax;
3027   ax.sub (0);
3028   return 0;
3029 @}
3030 @end smallexample
3031
3032 @noindent
3033 gives this output:
3034
3035 @smallexample
3036 __FUNCTION__ = sub
3037 __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
3038 @end smallexample
3039
3040 These names are not macros: they are predefined string variables.
3041 For example, @samp{#ifdef __FUNCTION__} does not have any special
3042 meaning inside a function, since the preprocessor does not do anything
3043 special with the identifier @code{__FUNCTION__}.
3044
3045 @node Return Address
3046 @section Getting the Return or Frame Address of a Function
3047
3048 These functions may be used to get information about the callers of a
3049 function.
3050
3051 @table @code
3052 @findex __builtin_return_address
3053 @item __builtin_return_address (@var{level})
3054 This function returns the return address of the current function, or of
3055 one of its callers.  The @var{level} argument is number of frames to
3056 scan up the call stack.  A value of @code{0} yields the return address
3057 of the current function, a value of @code{1} yields the return address
3058 of the caller of the current function, and so forth.
3059
3060 The @var{level} argument must be a constant integer.
3061
3062 On some machines it may be impossible to determine the return address of
3063 any function other than the current one; in such cases, or when the top
3064 of the stack has been reached, this function will return @code{0}.
3065
3066 This function should only be used with a non-zero argument for debugging
3067 purposes.
3068
3069 @findex __builtin_frame_address
3070 @item __builtin_frame_address (@var{level})
3071 This function is similar to @code{__builtin_return_address}, but it
3072 returns the address of the function frame rather than the return address
3073 of the function.  Calling @code{__builtin_frame_address} with a value of
3074 @code{0} yields the frame address of the current function, a value of
3075 @code{1} yields the frame address of the caller of the current function,
3076 and so forth.
3077
3078 The frame is the area on the stack which holds local variables and saved
3079 registers.  The frame address is normally the address of the first word
3080 pushed on to the stack by the function.  However, the exact definition
3081 depends upon the processor and the calling convention.  If the processor
3082 has a dedicated frame pointer register, and the function has a frame,
3083 then @code{__builtin_frame_address} will return the value of the frame
3084 pointer register.
3085
3086 The caveats that apply to @code{__builtin_return_address} apply to this
3087 function as well.
3088 @end table
3089
3090 @node Other Builtins
3091 @section Other built-in functions provided by GNU CC
3092
3093 GNU CC provides a large number of built-in functions other than the ones
3094 mentioned above.  Some of these are for internal use in the processing
3095 of exceptions or variable-length argument lists and will not be
3096 documented here because they may change from time to time; we do not
3097 recommend general use of these functions.
3098
3099 The remaining functions are provided for optimization purposes.
3100
3101 GNU CC includes builtin versions of many of the functions in the
3102 standard C library.  These will always be treated as having the same
3103 meaning as the C library function even if you specify the
3104 @samp{-fno-builtin} (@pxref{C Dialect Options}) option.  These functions
3105 correspond to the C library functions @code{alloca}, @code{ffs},
3106 @code{abs}, @code{fabsf}, @code{fabs}, @code{fabsl}, @code{labs},
3107 @code{memcpy}, @code{memcmp}, @code{strcmp}, @code{strcpy},
3108 @code{strlen}, @code{sqrtf}, @code{sqrt}, @code{sqrtl}, @code{sinf},
3109 @code{sin}, @code{sinl}, @code{cosf}, @code{cos}, and @code{cosl}.
3110
3111 @findex __builtin_constant_p
3112 You can use the builtin function @code{__builtin_constant_p} to
3113 determine if a value is known to be constant at compile-time and hence
3114 that GNU CC can perform constant-folding on expressions involving that
3115 value.  The argument of the function is the value to test.  The function
3116 returns the integer 1 if the argument is known to be a compile-time
3117 constant and 0 if it is not known to be a compile-time constant.  A
3118 return of 0 does not indicate that the value is @emph{not} a constant,
3119 but merely that GNU CC cannot prove it is a constant with the specified
3120 value of the @samp{-O} option.
3121
3122 You would typically use this function in an embedded application where
3123 memory was a critical resource.  If you have some complex calculation,
3124 you may want it to be folded if it involves constants, but need to call
3125 a function if it does not.  For example:
3126
3127 @smallexample
3128 #define Scale_Value(X)  \
3129   (__builtin_constant_p (X) ? ((X) * SCALE + OFFSET) : Scale (X))
3130 @end smallexample
3131
3132 You may use this builtin function in either a macro or an inline
3133 function.  However, if you use it in an inlined function and pass an
3134 argument of the function as the argument to the builtin, GNU CC will
3135 never return 1 when you call the inline function with a string constant
3136 or constructor expression (@pxref{Constructors}) and will not return 1
3137 when you pass a constant numeric value to the inline function unless you
3138 specify the @samp{-O} option.
3139
3140 @node Deprecated Features
3141 @section Deprecated Features
3142
3143 In the past, the GNU C++ compiler was extended to experiment with new
3144 features, at a time when the C++ language was still evolving. Now that
3145 the C++ standard is complete, some of those features are superseded by
3146 superior alternatives. Using the old features might cause a warning in
3147 some cases that the feature will be dropped in the future. In other
3148 cases, the feature might be gone already.
3149
3150 While the list below is not exhaustive, it documents some of the options
3151 that are now deprecated:
3152
3153 @table @code
3154 @item -fthis-is-variable
3155 In early versions of C++, assignment to this could be used to implement
3156 application-defined memory allocation. Now, allocation functions
3157 (@samp{operator new}) are the standard-conforming way to achieve the
3158 same effect.
3159
3160 @item -fexternal-templates
3161 @itemx -falt-external-templates
3162 These are two of the many ways for g++ to implement template
3163 instantiation. @xref{Template Instantiation}. The C++ standard clearly
3164 defines how template definitions have to be organized across
3165 implementation units. g++ has an implicit instantiation mechanism that
3166 should work just fine for standard-conforming code.
3167
3168 @end table
3169
3170 @node C++ Extensions
3171 @chapter Extensions to the C++ Language
3172 @cindex extensions, C++ language
3173 @cindex C++ language extensions
3174
3175 The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and you
3176 can also use most of the C language extensions in your C++ programs).  If you
3177 want to write code that checks whether these features are available, you can
3178 test for the GNU compiler the same way as for C programs: check for a
3179 predefined macro @code{__GNUC__}.  You can also use @code{__GNUG__} to
3180 test specifically for GNU C++ (@pxref{Standard Predefined,,Standard
3181 Predefined Macros,cpp.info,The C Preprocessor}).
3182
3183 @menu
3184 * Naming Results::      Giving a name to C++ function return values.
3185 * Min and Max::         C++ Minimum and maximum operators.
3186 * Volatiles::           What constitutes an access to a volatile object.
3187 * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
3188                          declarations and definitions.
3189 * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
3190                          each needed template instantiation is emitted.
3191 * Bound member functions:: You can extract a function pointer to the
3192                         method denoted by a @samp{->*} or @samp{.*} expression.
3193 @end menu
3194
3195 @node Naming Results
3196 @section Named Return Values in C++
3197
3198 @cindex @code{return}, in C++ function header
3199 @cindex return value, named, in C++
3200 @cindex named return value in C++
3201 @cindex C++ named return value
3202 GNU C++ extends the function-definition syntax to allow you to specify a
3203 name for the result of a function outside the body of the definition, in
3204 C++ programs:
3205
3206 @example
3207 @group
3208 @var{type}
3209 @var{functionname} (@var{args}) return @var{resultname};
3210 @{
3211   @dots{}
3212   @var{body}
3213   @dots{}
3214 @}
3215 @end group
3216 @end example
3217
3218 You can use this feature to avoid an extra constructor call when
3219 a function result has a class type.  For example, consider a function
3220 @code{m}, declared as @w{@samp{X v = m ();}}, whose result is of class
3221 @code{X}:
3222
3223 @example
3224 X
3225 m ()
3226 @{
3227   X b;
3228   b.a = 23;
3229   return b;
3230 @}
3231 @end example
3232
3233 @cindex implicit argument: return value
3234 Although @code{m} appears to have no arguments, in fact it has one implicit
3235 argument: the address of the return value.  At invocation, the address
3236 of enough space to hold @code{v} is sent in as the implicit argument.
3237 Then @code{b} is constructed and its @code{a} field is set to the value
3238 23.  Finally, a copy constructor (a constructor of the form @samp{X(X&)})
3239 is applied to @code{b}, with the (implicit) return value location as the
3240 target, so that @code{v} is now bound to the return value.
3241
3242 But this is wasteful.  The local @code{b} is declared just to hold
3243 something that will be copied right out.  While a compiler that
3244 combined an ``elision'' algorithm with interprocedural data flow
3245 analysis could conceivably eliminate all of this, it is much more
3246 practical to allow you to assist the compiler in generating
3247 efficient code by manipulating the return value explicitly,
3248 thus avoiding the local variable and copy constructor altogether.
3249
3250 Using the extended GNU C++ function-definition syntax, you can avoid the
3251 temporary allocation and copying by naming @code{r} as your return value
3252 at the outset, and assigning to its @code{a} field directly:
3253
3254 @example
3255 X
3256 m () return r;
3257 @{
3258   r.a = 23;
3259 @}
3260 @end example
3261
3262 @noindent
3263 The declaration of @code{r} is a standard, proper declaration, whose effects
3264 are executed @strong{before} any of the body of @code{m}.
3265
3266 Functions of this type impose no additional restrictions; in particular,
3267 you can execute @code{return} statements, or return implicitly by
3268 reaching the end of the function body (``falling off the edge'').
3269 Cases like
3270
3271 @example
3272 X
3273 m () return r (23);
3274 @{
3275   return;
3276 @}
3277 @end example
3278
3279 @noindent
3280 (or even @w{@samp{X m () return r (23); @{ @}}}) are unambiguous, since
3281 the return value @code{r} has been initialized in either case.  The
3282 following code may be hard to read, but also works predictably:
3283
3284 @example
3285 X
3286 m () return r;
3287 @{
3288   X b;
3289   return b;
3290 @}
3291 @end example
3292
3293 The return value slot denoted by @code{r} is initialized at the outset,
3294 but the statement @samp{return b;} overrides this value.  The compiler
3295 deals with this by destroying @code{r} (calling the destructor if there
3296 is one, or doing nothing if there is not), and then reinitializing
3297 @code{r} with @code{b}.
3298
3299 This extension is provided primarily to help people who use overloaded
3300 operators, where there is a great need to control not just the
3301 arguments, but the return values of functions.  For classes where the
3302 copy constructor incurs a heavy performance penalty (especially in the
3303 common case where there is a quick default constructor), this is a major
3304 savings.  The disadvantage of this extension is that you do not control
3305 when the default constructor for the return value is called: it is
3306 always called at the beginning.
3307
3308 @node Min and Max
3309 @section Minimum and Maximum Operators in C++
3310
3311 It is very convenient to have operators which return the ``minimum'' or the
3312 ``maximum'' of two arguments.  In GNU C++ (but not in GNU C),
3313
3314 @table @code
3315 @item @var{a} <? @var{b}
3316 @findex <?
3317 @cindex minimum operator
3318 is the @dfn{minimum}, returning the smaller of the numeric values
3319 @var{a} and @var{b};
3320
3321 @item @var{a} >? @var{b}
3322 @findex >?
3323 @cindex maximum operator
3324 is the @dfn{maximum}, returning the larger of the numeric values @var{a}
3325 and @var{b}.
3326 @end table
3327
3328 These operations are not primitive in ordinary C++, since you can
3329 use a macro to return the minimum of two things in C++, as in the
3330 following example.
3331
3332 @example
3333 #define MIN(X,Y) ((X) < (Y) ? : (X) : (Y))
3334 @end example
3335
3336 @noindent
3337 You might then use @w{@samp{int min = MIN (i, j);}} to set @var{min} to
3338 the minimum value of variables @var{i} and @var{j}.
3339
3340 However, side effects in @code{X} or @code{Y} may cause unintended
3341 behavior.  For example, @code{MIN (i++, j++)} will fail, incrementing
3342 the smaller counter twice.  A GNU C extension allows you to write safe
3343 macros that avoid this kind of problem (@pxref{Naming Types,,Naming an
3344 Expression's Type}).  However, writing @code{MIN} and @code{MAX} as
3345 macros also forces you to use function-call notation for a
3346 fundamental arithmetic operation.  Using GNU C++ extensions, you can
3347 write @w{@samp{int min = i <? j;}} instead.
3348
3349 Since @code{<?} and @code{>?} are built into the compiler, they properly
3350 handle expressions with side-effects;  @w{@samp{int min = i++ <? j++;}}
3351 works correctly.
3352
3353 @node Volatiles
3354 @section When is a Volatile Object Accessed?
3355 @cindex accessing volatiles
3356 @cindex volatile read
3357 @cindex volatile write
3358 @cindex volatile access
3359
3360 Both the C and C++ standard have the concept of volatile objects. These
3361 are normally accessed by pointers and used for accessing hardware. The
3362 standards encourage compilers to refrain from optimizations on
3363 concerning accesses to volatile objects that it might perform on
3364 non-volatile objects. The C standard leaves it implementation defined
3365 as to what constitutes a volatile access. The C++ standard omits to
3366 specify this, except to say that C++ should behave in a similar manner
3367 to C with respect to volatiles, where possible. The minimum either
3368 standard specifies is that at a sequence point all previous access to
3369 volatile objects have stabilized and no subsequent accesses have
3370 occurred. Thus an implementation is free to reorder and combine
3371 volatile accesses which occur between sequence points, but cannot do so
3372 for accesses across a sequence point. The use of volatiles does not
3373 allow you to violate the restriction on updating objects multiple times
3374 within a sequence point.
3375
3376 In most expressions, it is intuitively obvious what is a read and what is
3377 a write. For instance
3378
3379 @example
3380 volatile int *dst = <somevalue>;
3381 volatile int *src = <someothervalue>;
3382 *dst = *src;
3383 @end example
3384
3385 @noindent
3386 will cause a read of the volatile object pointed to by @var{src} and stores the
3387 value into the volatile object pointed to by @var{dst}. There is no
3388 guarantee that these reads and writes are atomic, especially for objects
3389 larger than @code{int}.
3390
3391 Less obvious expressions are where something which looks like an access
3392 is used in a void context. An example would be,
3393
3394 @example
3395 volatile int *src = <somevalue>;
3396 *src;
3397 @end example
3398
3399 With C, such expressions are rvalues, and as rvalues cause a read of
3400 the object, gcc interprets this as a read of the volatile being pointed
3401 to. The C++ standard specifies that such expressions do not undergo
3402 lvalue to rvalue conversion, and that the type of the dereferenced
3403 object may be incomplete. The C++ standard does not specify explicitly
3404 that it is this lvalue to rvalue conversion which is responsible for
3405 causing an access. However, there is reason to believe that it is,
3406 because otherwise certain simple expressions become undefined. However,
3407 because it would surprise most programmers, g++ treats dereferencing a
3408 pointer to volatile object of complete type in a void context as a read
3409 of the object. When the object has incomplete type, g++ issues a
3410 warning.
3411
3412 @example
3413 struct S;
3414 struct T @{int m;@};
3415 volatile S *ptr1 = <somevalue>;
3416 volatile T *ptr2 = <somevalue>;
3417 *ptr1;
3418 *ptr2;
3419 @end example
3420
3421 In this example, a warning is issued for @code{*ptr1}, and @code{*ptr2}
3422 causes a read of the object pointed to. If you wish to force an error on
3423 the first case, you must force a conversion to rvalue with, for instance
3424 a static cast, @code{static_cast<S>(*ptr1)}.
3425
3426 When using a reference to volatile, g++ does not treat equivalent
3427 expressions as accesses to volatiles, but instead issues a warning that
3428 no volatile is accessed. The rationale for this is that otherwise it
3429 becomes difficult to determine where volatile access occur, and not
3430 possible to ignore the return value from functions returning volatile
3431 references. Again, if you wish to force a read, cast the reference to
3432 an rvalue.
3433
3434 @node C++ Interface
3435 @section Declarations and Definitions in One Header
3436
3437 @cindex interface and implementation headers, C++
3438 @cindex C++ interface and implementation headers
3439 C++ object definitions can be quite complex.  In principle, your source
3440 code will need two kinds of things for each object that you use across
3441 more than one source file.  First, you need an @dfn{interface}
3442 specification, describing its structure with type declarations and
3443 function prototypes.  Second, you need the @dfn{implementation} itself.
3444 It can be tedious to maintain a separate interface description in a
3445 header file, in parallel to the actual implementation.  It is also
3446 dangerous, since separate interface and implementation definitions may
3447 not remain parallel.
3448
3449 @cindex pragmas, interface and implementation
3450 With GNU C++, you can use a single header file for both purposes.
3451
3452 @quotation
3453 @emph{Warning:} The mechanism to specify this is in transition.  For the
3454 nonce, you must use one of two @code{#pragma} commands; in a future
3455 release of GNU C++, an alternative mechanism will make these
3456 @code{#pragma} commands unnecessary.
3457 @end quotation
3458
3459 The header file contains the full definitions, but is marked with
3460 @samp{#pragma interface} in the source code.  This allows the compiler
3461 to use the header file only as an interface specification when ordinary
3462 source files incorporate it with @code{#include}.  In the single source
3463 file where the full implementation belongs, you can use either a naming
3464 convention or @samp{#pragma implementation} to indicate this alternate
3465 use of the header file.
3466
3467 @table @code
3468 @item #pragma interface
3469 @itemx #pragma interface "@var{subdir}/@var{objects}.h"
3470 @kindex #pragma interface
3471 Use this directive in @emph{header files} that define object classes, to save
3472 space in most of the object files that use those classes.  Normally,
3473 local copies of certain information (backup copies of inline member
3474 functions, debugging information, and the internal tables that implement
3475 virtual functions) must be kept in each object file that includes class
3476 definitions.  You can use this pragma to avoid such duplication.  When a
3477 header file containing @samp{#pragma interface} is included in a
3478 compilation, this auxiliary information will not be generated (unless
3479 the main input source file itself uses @samp{#pragma implementation}).
3480 Instead, the object files will contain references to be resolved at link
3481 time.
3482
3483 The second form of this directive is useful for the case where you have
3484 multiple headers with the same name in different directories.  If you
3485 use this form, you must specify the same string to @samp{#pragma
3486 implementation}.
3487
3488 @item #pragma implementation
3489 @itemx #pragma implementation "@var{objects}.h"
3490 @kindex #pragma implementation
3491 Use this pragma in a @emph{main input file}, when you want full output from
3492 included header files to be generated (and made globally visible).  The
3493 included header file, in turn, should use @samp{#pragma interface}.
3494 Backup copies of inline member functions, debugging information, and the
3495 internal tables used to implement virtual functions are all generated in
3496 implementation files.
3497
3498 @cindex implied @code{#pragma implementation}
3499 @cindex @code{#pragma implementation}, implied
3500 @cindex naming convention, implementation headers
3501 If you use @samp{#pragma implementation} with no argument, it applies to
3502 an include file with the same basename@footnote{A file's @dfn{basename}
3503 was the name stripped of all leading path information and of trailing
3504 suffixes, such as @samp{.h} or @samp{.C} or @samp{.cc}.} as your source
3505 file.  For example, in @file{allclass.cc}, giving just
3506 @samp{#pragma implementation}
3507 by itself is equivalent to @samp{#pragma implementation "allclass.h"}.
3508
3509 In versions of GNU C++ prior to 2.6.0 @file{allclass.h} was treated as
3510 an implementation file whenever you would include it from
3511 @file{allclass.cc} even if you never specified @samp{#pragma
3512 implementation}.  This was deemed to be more trouble than it was worth,
3513 however, and disabled.
3514
3515 If you use an explicit @samp{#pragma implementation}, it must appear in
3516 your source file @emph{before} you include the affected header files.
3517
3518 Use the string argument if you want a single implementation file to
3519 include code from multiple header files.  (You must also use
3520 @samp{#include} to include the header file; @samp{#pragma
3521 implementation} only specifies how to use the file---it doesn't actually
3522 include it.)
3523
3524 There is no way to split up the contents of a single header file into
3525 multiple implementation files.
3526 @end table
3527
3528 @cindex inlining and C++ pragmas
3529 @cindex C++ pragmas, effect on inlining
3530 @cindex pragmas in C++, effect on inlining
3531 @samp{#pragma implementation} and @samp{#pragma interface} also have an
3532 effect on function inlining.
3533
3534 If you define a class in a header file marked with @samp{#pragma
3535 interface}, the effect on a function defined in that class is similar to
3536 an explicit @code{extern} declaration---the compiler emits no code at
3537 all to define an independent version of the function.  Its definition
3538 is used only for inlining with its callers.
3539
3540 Conversely, when you include the same header file in a main source file
3541 that declares it as @samp{#pragma implementation}, the compiler emits
3542 code for the function itself; this defines a version of the function
3543 that can be found via pointers (or by callers compiled without
3544 inlining).  If all calls to the function can be inlined, you can avoid
3545 emitting the function by compiling with @samp{-fno-implement-inlines}.
3546 If any calls were not inlined, you will get linker errors.
3547
3548 @node Template Instantiation
3549 @section Where's the Template?
3550
3551 @cindex template instantiation
3552
3553 C++ templates are the first language feature to require more
3554 intelligence from the environment than one usually finds on a UNIX
3555 system.  Somehow the compiler and linker have to make sure that each
3556 template instance occurs exactly once in the executable if it is needed,
3557 and not at all otherwise.  There are two basic approaches to this
3558 problem, which I will refer to as the Borland model and the Cfront model.
3559
3560 @table @asis
3561 @item Borland model
3562 Borland C++ solved the template instantiation problem by adding the code
3563 equivalent of common blocks to their linker; the compiler emits template
3564 instances in each translation unit that uses them, and the linker
3565 collapses them together.  The advantage of this model is that the linker
3566 only has to consider the object files themselves; there is no external
3567 complexity to worry about.  This disadvantage is that compilation time
3568 is increased because the template code is being compiled repeatedly.
3569 Code written for this model tends to include definitions of all
3570 templates in the header file, since they must be seen to be
3571 instantiated.
3572
3573 @item Cfront model
3574 The AT&T C++ translator, Cfront, solved the template instantiation
3575 problem by creating the notion of a template repository, an
3576 automatically maintained place where template instances are stored.  A
3577 more modern version of the repository works as follows: As individual
3578 object files are built, the compiler places any template definitions and
3579 instantiations encountered in the repository.  At link time, the link
3580 wrapper adds in the objects in the repository and compiles any needed
3581 instances that were not previously emitted.  The advantages of this
3582 model are more optimal compilation speed and the ability to use the
3583 system linker; to implement the Borland model a compiler vendor also
3584 needs to replace the linker.  The disadvantages are vastly increased
3585 complexity, and thus potential for error; for some code this can be
3586 just as transparent, but in practice it can been very difficult to build
3587 multiple programs in one directory and one program in multiple
3588 directories.  Code written for this model tends to separate definitions
3589 of non-inline member templates into a separate file, which should be
3590 compiled separately.
3591 @end table
3592
3593 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
3594 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, g++ supports the
3595 Borland model.  On other systems, g++ implements neither automatic
3596 model.
3597
3598 A future version of g++ will support a hybrid model whereby the compiler
3599 will emit any instantiations for which the template definition is
3600 included in the compile, and store template definitions and
3601 instantiation context information into the object file for the rest.
3602 The link wrapper will extract that information as necessary and invoke
3603 the compiler to produce the remaining instantiations.  The linker will
3604 then combine duplicate instantiations.
3605
3606 In the mean time, you have the following options for dealing with
3607 template instantiations:
3608
3609 @enumerate
3610 @item
3611 Compile your template-using code with @samp{-frepo}.  The compiler will
3612 generate files with the extension @samp{.rpo} listing all of the
3613 template instantiations used in the corresponding object files which
3614 could be instantiated there; the link wrapper, @samp{collect2}, will
3615 then update the @samp{.rpo} files to tell the compiler where to place
3616 those instantiations and rebuild any affected object files.  The
3617 link-time overhead is negligible after the first pass, as the compiler
3618 will continue to place the instantiations in the same files.
3619
3620 This is your best option for application code written for the Borland
3621 model, as it will just work.  Code written for the Cfront model will
3622 need to be modified so that the template definitions are available at
3623 one or more points of instantiation; usually this is as simple as adding
3624 @code{#include <tmethods.cc>} to the end of each template header.
3625
3626 For library code, if you want the library to provide all of the template
3627 instantiations it needs, just try to link all of its object files
3628 together; the link will fail, but cause the instantiations to be
3629 generated as a side effect.  Be warned, however, that this may cause
3630 conflicts if multiple libraries try to provide the same instantiations.
3631 For greater control, use explicit instantiation as described in the next
3632 option.
3633
3634 @item
3635 Compile your code with @samp{-fno-implicit-templates} to disable the
3636 implicit generation of template instances, and explicitly instantiate
3637 all the ones you use.  This approach requires more knowledge of exactly
3638 which instances you need than do the others, but it's less
3639 mysterious and allows greater control.  You can scatter the explicit
3640 instantiations throughout your program, perhaps putting them in the
3641 translation units where the instances are used or the translation units
3642 that define the templates themselves; you can put all of the explicit
3643 instantiations you need into one big file; or you can create small files
3644 like
3645
3646 @example
3647 #include "Foo.h"
3648 #include "Foo.cc"
3649
3650 template class Foo<int>;
3651 template ostream& operator <<
3652                 (ostream&, const Foo<int>&);
3653 @end example
3654
3655 for each of the instances you need, and create a template instantiation
3656 library from those.
3657
3658 If you are using Cfront-model code, you can probably get away with not
3659 using @samp{-fno-implicit-templates} when compiling files that don't
3660 @samp{#include} the member template definitions.
3661
3662 If you use one big file to do the instantiations, you may want to
3663 compile it without @samp{-fno-implicit-templates} so you get all of the
3664 instances required by your explicit instantiations (but not by any
3665 other files) without having to specify them as well.
3666
3667 g++ has extended the template instantiation syntax outlined in the
3668 Working Paper to allow forward declaration of explicit instantiations
3669 and instantiation of the compiler support data for a template class
3670 (i.e. the vtable) without instantiating any of its members:
3671
3672 @example
3673 extern template int max (int, int);
3674 inline template class Foo<int>;
3675 @end example
3676
3677 @item
3678 Do nothing.  Pretend g++ does implement automatic instantiation
3679 management.  Code written for the Borland model will work fine, but
3680 each translation unit will contain instances of each of the templates it
3681 uses.  In a large program, this can lead to an unacceptable amount of code
3682 duplication.
3683
3684 @item
3685 Add @samp{#pragma interface} to all files containing template
3686 definitions.  For each of these files, add @samp{#pragma implementation
3687 "@var{filename}"} to the top of some @samp{.C} file which
3688 @samp{#include}s it.  Then compile everything with
3689 @samp{-fexternal-templates}.  The templates will then only be expanded
3690 in the translation unit which implements them (i.e. has a @samp{#pragma
3691 implementation} line for the file where they live); all other files will
3692 use external references.  If you're lucky, everything should work
3693 properly.  If you get undefined symbol errors, you need to make sure
3694 that each template instance which is used in the program is used in the
3695 file which implements that template.  If you don't have any use for a
3696 particular instance in that file, you can just instantiate it
3697 explicitly, using the syntax from the latest C++ working paper:
3698
3699 @example
3700 template class A<int>;
3701 template ostream& operator << (ostream&, const A<int>&);
3702 @end example
3703
3704 This strategy will work with code written for either model.  If you are
3705 using code written for the Cfront model, the file containing a class
3706 template and the file containing its member templates should be
3707 implemented in the same translation unit.
3708
3709 A slight variation on this approach is to instead use the flag
3710 @samp{-falt-external-templates}; this flag causes template
3711 instances to be emitted in the translation unit that implements the
3712 header where they are first instantiated, rather than the one which
3713 implements the file where the templates are defined.  This header must
3714 be the same in all translation units, or things are likely to break.
3715
3716 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
3717 more discussion of these pragmas.
3718 @end enumerate
3719
3720 @node Bound member functions
3721 @section Extracting the function pointer from a bound pointer to member function
3722
3723 @cindex pmf
3724 @cindex pointer to member function
3725 @cindex bound pointer to member function
3726
3727 In C++, pointer to member functions (PMFs) are implemented using a wide
3728 pointer of sorts to handle all the possible call mechanisms; the PMF
3729 needs to store information about how to adjust the @samp{this} pointer,
3730 and if the function pointed to is virtual, where to find the vtable, and
3731 where in the vtable to look for the member function.  If you are using
3732 PMFs in an inner loop, you should really reconsider that decision.  If
3733 that is not an option, you can extract the pointer to the function that
3734 would be called for a given object/PMF pair and call it directly inside
3735 the inner loop, to save a bit of time.
3736
3737 Note that you will still be paying the penalty for the call through a
3738 function pointer; on most modern architectures, such a call defeats the
3739 branch prediction features of the CPU.  This is also true of normal
3740 virtual function calls.
3741
3742 The syntax for this extension is
3743
3744 @example
3745 extern A a;
3746 extern int (A::*fp)();
3747 typedef int (*fptr)(A *);
3748
3749 fptr p = (fptr)(a.*fp);
3750 @end example
3751
3752 For PMF constants (i.e. expressions of the form @samp{&Klasse::Member}),
3753 no object is needed to obtain the address of the function. They can be
3754 converted to function pointers directly:
3755
3756 @example
3757 fptr p1 = (fptr)(&A::foo);
3758 @end example
3759
3760 You must specify @samp{-Wno-pmf-conversions} to use this extension.
3761