OSDN Git Service

2001-01-03 Benjamin Kosnik <bkoz@redhat.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / libobjc / objc-features.texi
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header 
3 @setfilename objc-features.info
4 @settitle GNU Objective-C runtime features
5 @setchapternewpage odd
6 @c %**end of header
7      
8 @node Top, Executing code before main, (dir), (dir)
9 @comment  node-name,  next,  previous,  up
10
11 @chapter GNU Objective-C runtime features
12
13 This document is meant to describe some of the GNU Objective-C runtime
14 features. It is not intended to teach you Objective-C, there are several
15 resources on the Internet that present the language.  Questions and
16 comments about this document to Ovidiu Predescu
17 @code{<ovidiu@@cup.hp.com>}.
18
19 @menu
20 * Executing code before main::  
21 * Type encoding::               
22 * Garbage Collection::          
23 * Constant string objects::     
24 @end menu
25
26 @node Executing code before main, Type encoding, Top, Top
27 @section @code{+load}: Executing code before main
28
29
30 The GNU Objective-C runtime provides a way that allows you to execute
31 code before the execution of the program enters the @code{main}
32 function. The code is executed on a per-class and a per-category basis,
33 through a special class method @code{+load}.
34
35 This facility is very useful if you want to initialize global variables
36 which can be accessed by the program directly, without sending a message
37 to the class first. The usual way to initialize global variables, in the
38 @code{+initialize} method, might not be useful because
39 @code{+initialize} is only called when the first message is sent to a
40 class object, which in some cases could be too late.
41
42 Suppose for example you have a @code{FileStream} class that declares
43 @code{Stdin}, @code{Stdout} and @code{Stderr} as global variables, like
44 below:
45
46 @example
47             
48 FileStream *Stdin = nil;                                              
49 FileStream *Stdout = nil;                                          
50 FileStream *Stderr = nil;                                                
51             
52 @@implementation FileStream                                               
53           
54 + (void)initialize                                                 
55 @{
56     Stdin = [[FileStream new] initWithFd:0];                           
57     Stdout = [[FileStream new] initWithFd:1];                           
58     Stderr = [[FileStream new] initWithFd:2];
59 @}
60  
61 /* Other methods here */
62 @@end
63
64 @end example
65
66 In this example, the initialization of @code{Stdin}, @code{Stdout} and
67 @code{Stderr} in @code{+initialize} occurs too late. The programmer can
68 send a message to one of these objects before the variables are actually
69 initialized, thus sending messages to the @code{nil} object. The
70 @code{+initialize} method which actually initializes the global
71 variables is not invoked until the first message is sent to the class
72 object. The solution would require these variables to be initialized
73 just before entering @code{main}.
74
75 The correct solution of the above problem is to use the @code{+load}
76 method instead of @code{+initialize}:
77
78 @example
79
80 @@implementation FileStream                                             
81  
82 + (void)load                                 
83 @{
84     Stdin = [[FileStream new] initWithFd:0];
85     Stdout = [[FileStream new] initWithFd:1];
86     Stderr = [[FileStream new] initWithFd:2];
87 @}
88  
89 /* Other methods here */                                               
90 @@end
91
92 @end example
93  
94 The @code{+load} is a method that is not overridden by categories. If a
95 class and a category of it both implement @code{+load}, both methods are
96 invoked.  This allows some additional initializations to be performed in
97 a category.
98    
99 This mechanism is not intended to be a replacement for @code{+initialize}.
100 You should be aware of its limitations when you decide to use it
101 instead of @code{+initialize}.
102
103 @menu
104 * What you can and what you cannot do in +load::  
105 @end menu
106
107
108 @node What you can and what you cannot do in +load,  , Executing code before main, Executing code before main
109 @subsection What you can and what you cannot do in @code{+load}
110
111 The @code{+load} implementation in the GNU runtime guarantees you the following
112 things:
113
114 @itemize @bullet
115
116 @item
117 you can write whatever C code you like;
118
119 @item
120 you can send messages to Objective-C constant strings (@@"this is a
121 constant string");
122
123 @item
124 you can allocate and send messages to objects whose class is implemented
125 in the same file;
126
127 @item
128 the @code{+load} implementation of all super classes of a class are executed before the @code{+load} of that class is executed;
129
130 @item
131 the @code{+load} implementation of a class is executed before the
132 @code{+load} implementation of any category.
133
134 @end itemize
135
136 In particular, the following things, even if they can work in a
137 particular case, are not guaranteed:
138
139 @itemize @bullet
140
141 @item
142 allocation of or sending messages to arbitrary objects;
143
144 @item
145 allocation of or sending messages to objects whose classes have a
146 category implemented in the same file;
147
148 @end itemize
149
150 You should make no assumptions about receiving @code{+load} in sibling
151 classes when you write @code{+load} of a class. The order in which
152 sibling classes receive @code{+load} is not guaranteed.
153     
154 The order in which @code{+load} and @code{+initialize} are called could
155 be problematic if this matters. If you don't allocate objects inside
156 @code{+load}, it is guaranteed that @code{+load} is called before
157 @code{+initialize}. If you create an object inside @code{+load} the
158 @code{+initialize} method of object's class is invoked even if
159 @code{+load} was not invoked. Note if you explicitly call @code{+load}
160 on a class, @code{+initialize} will be called first. To avoid possible
161 problems try to implement only one of these methods.
162
163 The @code{+load} method is also invoked when a bundle is dynamically
164 loaded into your running program. This happens automatically without any
165 intervening operation from you. When you write bundles and you need to
166 write @code{+load} you can safely create and send messages to objects whose
167 classes already exist in the running program. The same restrictions as
168 above apply to classes defined in bundle.
169
170
171
172 @node Type encoding, Garbage Collection, Executing code before main, Top
173 @section Type encoding
174
175 The Objective-C compiler generates type encodings for all the
176 types. These type encodings are used at runtime to find out information
177 about selectors and methods and about objects and classes.
178
179 The types are encoded in the following way:
180
181 @c @sp 1
182
183 @multitable @columnfractions .25 .75
184 @item @code{char}                      
185 @tab @code{c}
186 @item @code{unsigned char}             
187 @tab @code{C}
188 @item @code{short}                     
189 @tab @code{s}
190 @item @code{unsigned short}            
191 @tab @code{S}
192 @item @code{int}                       
193 @tab @code{i}
194 @item @code{unsigned int}              
195 @tab @code{I}
196 @item @code{long}                      
197 @tab @code{l}
198 @item @code{unsigned long}             
199 @tab @code{L}
200 @item @code{long long}                 
201 @tab @code{q}
202 @item @code{unsigned long long}        
203 @tab @code{Q}
204 @item @code{float}                     
205 @tab @code{f}
206 @item @code{double}                    
207 @tab @code{d}
208 @item @code{void}                      
209 @tab @code{v}
210 @item @code{id}                        
211 @tab @code{@@}
212 @item @code{Class}                     
213 @tab @code{#}
214 @item @code{SEL}                       
215 @tab @code{:}
216 @item @code{char*}                     
217 @tab @code{*}
218 @item unknown type                     
219 @tab @code{?}
220 @item bitfields                 
221 @tab @code{b} followed by the starting position of the bitfield, the type of the bitfield and the size of the bitfield (the bitfields encoding was changed from the NeXT's compiler encoding, see below)
222 @end multitable
223
224 @c @sp 1
225
226 The encoding of bitfields has changed to allow bitfields to be properly
227 handled by the runtime functions that compute sizes and alignments of
228 types that contain bitfields. The previous encoding contained only the
229 size of the bitfield. Using only this information it is not possible to
230 reliably compute the size occupied by the bitfield. This is very
231 important in the presence of the Boehm's garbage collector because the
232 objects are allocated using the typed memory facility available in this
233 collector. The typed memory allocation requires information about where
234 the pointers are located inside the object.
235
236 The position in the bitfield is the position, counting in bits, of the
237 bit closest to the beginning of the structure.
238
239 The non-atomic types are encoded as follows:
240
241 @c @sp 1
242
243 @multitable @columnfractions .2 .8
244 @item pointers          
245 @tab @code{'^'} followed by the pointed type.
246 @item arrays
247 @tab @code{'['} followed by the number of elements in the array followed by the type of the elements followed by @code{']'}
248 @item structures
249 @tab @code{'@{'} followed by the name of the structure (or '?' if the structure is unnamed), the '=' sign, the type of the members and by @code{'@}'}
250 @item unions
251 @tab @code{'('} followed by the name of the structure (or '?' if the union is unnamed), the '=' sign, the type of the members followed by @code{')'}
252 @end multitable
253
254 Here are some types and their encodings, as they are generated by the
255 compiler on a i386 machine:
256
257 @sp 1
258
259 @multitable @columnfractions .25 .75
260 @item Objective-C type
261 @tab Compiler encoding
262 @item
263 @example
264 int a[10];
265 @end example
266 @tab @code{[10i]}
267 @item
268 @example
269 struct @{
270   int i;
271   float f[3];
272   int a:3;
273   int b:2;
274   char c;
275 @}
276 @end example
277 @tab @code{@{?=i[3f]b128i3b131i2c@}}
278 @end multitable
279
280 @sp 1
281
282 In addition to the types the compiler also encodes the type
283 specifiers. The table below describes the encoding of the current
284 Objective-C type specifiers:
285
286 @sp 1
287
288 @multitable @columnfractions .25 .75
289 @item Specifier
290 @tab Encoding
291 @item @code{const}              
292 @tab @code{r}
293 @item @code{in}                 
294 @tab @code{n}
295 @item @code{inout}              
296 @tab @code{N}
297 @item @code{out}                
298 @tab @code{o}
299 @item @code{bycopy}             
300 @tab @code{O}
301 @item @code{oneway}             
302 @tab @code{V}
303 @end multitable
304
305 @sp 1
306
307 The type specifiers are encoded just before the type. Unlike types
308 however, the type specifiers are only encoded when they appear in method
309 argument types.
310
311
312 @node Garbage Collection, Constant string objects, Type encoding, Top
313 @section Garbage Collection
314
315 Support for a new memory management policy has been added by using a
316 powerful conservative garbage collector, known as the
317 Boehm-Demers-Weiser conservative garbage collector. It is available from
318 @w{@uref{http://www.hpl.hp.com/personal/Hans_Boehm/gc/}}.
319
320 To enable the support for it you have to configure the compiler using an
321 additional argument, @w{@kbd{--enable-objc-gc}}. You need to have
322 garbage collector installed before building the compiler. This will
323 build an additional runtime library which has several enhancements to
324 support the garbage collector. The new library has a new name,
325 @kbd{libobjc_gc.a} to not conflict with the non-garbage-collected
326 library.
327
328 When the garbage collector is used, the objects are allocated using the
329 so-called typed memory allocation mechanism available in the
330 Boehm-Demers-Weiser collector. This mode requires precise information on
331 where pointers are located inside objects. This information is computed
332 once per class, immediately after the class has been initialized.
333
334 There is a new runtime function @code{class_ivar_set_gcinvisible()}
335 which can be used to declare a so-called @strong{weak pointer}
336 reference. Such a pointer is basically hidden for the garbage collector;
337 this can be useful in certain situations, especially when you want to
338 keep track of the allocated objects, yet allow them to be
339 collected. This kind of pointers can only be members of objects, you
340 cannot declare a global pointer as a weak reference. Every type which is
341 a pointer type can be declared a weak pointer, including @code{id},
342 @code{Class} and @code{SEL}.
343
344 Here is an example of how to use this feature. Suppose you want to
345 implement a class whose instances hold a weak pointer reference; the
346 following class does this:
347
348 @example
349
350 @@interface WeakPointer : Object
351 @{
352     const void* weakPointer;
353 @}
354
355 - initWithPointer:(const void*)p;
356 - (const void*)weakPointer;
357 @@end
358
359
360 @@implementation WeakPointer
361
362 + (void)initialize
363 @{
364   class_ivar_set_gcinvisible (self, "weakPointer", YES);
365 @}
366
367 - initWithPointer:(const void*)p
368 @{
369   weakPointer = p;
370   return self;
371 @}
372
373 - (const void*)weakPointer
374 @{
375   return weakPointer;
376 @}
377
378 @@end
379
380 @end example
381
382 Weak pointers are supported through a new type character specifier
383 represented by the @code{'!'} character. The
384 @code{class_ivar_set_gcinvisible()} function adds or removes this
385 specifier to the string type description of the instance variable named
386 as argument.
387
388 @c =========================================================================
389 @node Constant string objects,  , Garbage Collection, Top
390 @comment  node-name,  next,  previous,  up
391 @section Constant string objects
392
393 GNU Objective-C provides constant string objects that are generated
394 directly by the compiler. You declare a constant string object by
395 prefixing a C constant string with the character @code{@@}:
396
397 @example
398   id myString = @@"this is a constant string object";
399 @end example
400
401 The constant string objects are usually instances of the
402 @code{NXConstantString} class which is provided by the GNU Objective-C
403 runtime. To get the definition of this class you must include the
404 @file{objc/NXConstStr.h} header file.
405
406 User defined libraries may want to implement their own constant string
407 class. To be able to support them, the GNU Objective-C compiler provides
408 a new command line options @code{-fconstant-string-class=<class
409 name>}. The provided class should adhere to a strict structure, the same
410 as @code{NXConstantString}'s structure:
411
412 @example
413
414 @@interface NXConstantString : Object
415 @{
416   char *c_string;
417   unsigned int len;
418 @}
419 @@end
420
421 @end example
422
423 User class libraries may choose to inherit the customized constant
424 string class from a different class than @code{Object}. There is no
425 requirement in the methods the constant string class has to implement.
426
427 When a file is compiled with the @code{-fconstant-string-class} option,
428 all the constant string objects will be instances of the class specified
429 as argument to this option. It is possible to have multiple compilation
430 units referring to different constant string classes, neither the
431 compiler nor the linker impose any restrictions in doing this.
432
433 @bye
434