OSDN Git Service

2007-01-05 Benjamin Kosnik <bkoz@redhat.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / cpp.texi
1 \input texinfo
2 @setfilename cpp.info
3 @settitle The C Preprocessor
4 @setchapternewpage off
5 @c @smallbook
6 @c @cropmarks
7 @c @finalout
8
9 @include gcc-common.texi
10
11 @copying
12 @c man begin COPYRIGHT
13 Copyright @copyright{} 1987, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996,
14 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005
15 Free Software Foundation, Inc.
16
17 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
18 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
19 any later version published by the Free Software Foundation.  A copy of
20 the license is included in the
21 @c man end
22 section entitled ``GNU Free Documentation License''.
23 @ignore
24 @c man begin COPYRIGHT
25 man page gfdl(7).
26 @c man end
27 @end ignore
28
29 @c man begin COPYRIGHT
30 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
31 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
32
33 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
34
35      A GNU Manual
36
37 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
38
39      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
40      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
41      funds for GNU development.
42 @c man end
43 @end copying
44
45 @c Create a separate index for command line options.
46 @defcodeindex op
47 @syncodeindex vr op
48
49 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
50 @set cppmanual
51
52 @ifinfo
53 @dircategory Software development
54 @direntry
55 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
56 @end direntry
57 @end ifinfo
58
59 @titlepage
60 @title The C Preprocessor
61 @subtitle for GCC version @value{version-GCC}
62 @author Richard M. Stallman
63 @author Zachary Weinberg
64 @page
65 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
66 @c override it.
67 @vskip 0pt plus 1filll
68 @insertcopying
69 @end titlepage
70 @contents
71 @page
72
73 @ifnottex
74 @node Top
75 @top
76 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
77 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
78 useful on its own.
79
80 @menu
81 * Overview::
82 * Header Files::
83 * Macros::
84 * Conditionals::
85 * Diagnostics::
86 * Line Control::
87 * Pragmas::
88 * Other Directives::
89 * Preprocessor Output::
90 * Traditional Mode::
91 * Implementation Details::
92 * Invocation::
93 * Environment Variables::
94 * GNU Free Documentation License::
95 * Index of Directives::
96 * Option Index::
97 * Concept Index::
98
99 @detailmenu
100  --- The Detailed Node Listing ---
101
102 Overview
103
104 * Character sets::
105 * Initial processing::
106 * Tokenization::
107 * The preprocessing language::
108
109 Header Files
110
111 * Include Syntax::
112 * Include Operation::
113 * Search Path::
114 * Once-Only Headers::
115 * Computed Includes::
116 * Wrapper Headers::
117 * System Headers::
118
119 Macros
120
121 * Object-like Macros::
122 * Function-like Macros::
123 * Macro Arguments::
124 * Stringification::
125 * Concatenation::
126 * Variadic Macros::
127 * Predefined Macros::
128 * Undefining and Redefining Macros::
129 * Directives Within Macro Arguments::
130 * Macro Pitfalls::
131
132 Predefined Macros
133
134 * Standard Predefined Macros::
135 * Common Predefined Macros::
136 * System-specific Predefined Macros::
137 * C++ Named Operators::
138
139 Macro Pitfalls
140
141 * Misnesting::
142 * Operator Precedence Problems::
143 * Swallowing the Semicolon::
144 * Duplication of Side Effects::
145 * Self-Referential Macros::
146 * Argument Prescan::
147 * Newlines in Arguments::
148
149 Conditionals
150
151 * Conditional Uses::
152 * Conditional Syntax::
153 * Deleted Code::
154
155 Conditional Syntax
156
157 * Ifdef::
158 * If::
159 * Defined::
160 * Else::
161 * Elif::
162
163 Implementation Details
164
165 * Implementation-defined behavior::
166 * Implementation limits::
167 * Obsolete Features::
168 * Differences from previous versions::
169
170 Obsolete Features
171
172 * Assertions::
173 * Obsolete once-only headers::
174
175 @end detailmenu
176 @end menu
177
178 @insertcopying
179 @end ifnottex
180
181 @node Overview
182 @chapter Overview
183 @c man begin DESCRIPTION
184 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
185 that is used automatically by the C compiler to transform your program
186 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
187 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
188 constructs.
189
190 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
191 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
192 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
193 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
194 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
195 preserving characteristics of the input which are not significant to
196 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
197 will be removed, and the Makefile will not work.
198
199 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
200 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
201 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
202 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
203 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
204 instead of native language comments, and keeping macros simple.
205
206 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
207 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
208 facilities.  Most high level programming languages have their own
209 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
210 try a true general text processor, such as GNU M4.
211
212 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
213 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
214 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
215 few things required by the standard.  These are features which are
216 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
217 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
218 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
219 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
220 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
221
222 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
223 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
224 behavior does not conflict with traditional semantics, the
225 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
226 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
227 Mode}.
228
229 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
230 manual refer to GNU CPP@.
231 @c man end
232
233 @menu
234 * Character sets::
235 * Initial processing::
236 * Tokenization::
237 * The preprocessing language::
238 @end menu
239
240 @node Character sets
241 @section Character sets
242
243 Source code character set processing in C and related languages is
244 rather complicated.  The C standard discusses two character sets, but
245 there are really at least four.
246
247 The files input to CPP might be in any character set at all.  CPP's
248 very first action, before it even looks for line boundaries, is to
249 convert the file into the character set it uses for internal
250 processing.  That set is what the C standard calls the @dfn{source}
251 character set.  It must be isomorphic with ISO 10646, also known as
252 Unicode.  CPP uses the UTF-8 encoding of Unicode.
253
254 The character sets of the input files are specified using the
255 @option{-finput-charset=} option.
256
257 All preprocessing work (the subject of the rest of this manual) is
258 carried out in the source character set.  If you request textual
259 output from the preprocessor with the @option{-E} option, it will be
260 in UTF-8.
261
262 After preprocessing is complete, string and character constants are
263 converted again, into the @dfn{execution} character set.  This
264 character set is under control of the user; the default is UTF-8,
265 matching the source character set.  Wide string and character
266 constants have their own character set, which is not called out
267 specifically in the standard.  Again, it is under control of the user.
268 The default is UTF-16 or UTF-32, whichever fits in the target's
269 @code{wchar_t} type, in the target machine's byte
270 order.@footnote{UTF-16 does not meet the requirements of the C
271 standard for a wide character set, but the choice of 16-bit
272 @code{wchar_t} is enshrined in some system ABIs so we cannot fix
273 this.}  Octal and hexadecimal escape sequences do not undergo
274 conversion; @t{'\x12'} has the value 0x12 regardless of the currently
275 selected execution character set.  All other escapes are replaced by
276 the character in the source character set that they represent, then
277 converted to the execution character set, just like unescaped
278 characters.
279
280 Unless the experimental @option{-fextended-identifiers} option is used,
281 GCC does not permit the use of characters outside the ASCII range, nor
282 @samp{\u} and @samp{\U} escapes, in identifiers.  Even with that
283 option, characters outside the ASCII range can only be specified with
284 the @samp{\u} and @samp{\U} escapes, not used directly in identifiers.
285
286 @node Initial processing
287 @section Initial processing
288
289 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
290 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
291 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
292 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
293 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
294 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
295 standard.
296
297 @enumerate
298 @item
299 @cindex line endings
300 The input file is read into memory and broken into lines.
301
302 Different systems use different conventions to indicate the end of a
303 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
304 LF}} and @kbd{CR} as end-of-line markers.  These are the canonical
305 sequences used by Unix, DOS and VMS, and the classic Mac OS (before
306 OSX) respectively.  You may therefore safely copy source code written
307 on any of those systems to a different one and use it without
308 conversion.  (GCC may lose track of the current line number if a file
309 doesn't consistently use one convention, as sometimes happens when it
310 is edited on computers with different conventions that share a network
311 file system.)
312
313 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
314 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
315 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
316 warning message.
317
318 @item
319 @cindex trigraphs
320 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
321 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
322 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
323 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
324 converts them.
325
326 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
327 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
328 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
329 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
330 constant for a newline.
331
332 Trigraphs are not popular and many compilers implement them
333 incorrectly.  Portable code should not rely on trigraphs being either
334 converted or ignored.  With @option{-Wtrigraphs} GCC will warn you
335 when a trigraph may change the meaning of your program if it were
336 converted.  @xref{Wtrigraphs}.
337
338 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks
339 from being confused with a trigraph by inserting a backslash between
340 the question marks, or by separating the string literal at the
341 trigraph and making use of string literal concatenation.  @t{"(??\?)"}
342 is the string @samp{(???)}, not @samp{(?]}.  Traditional C compilers
343 do not recognize these idioms.
344
345 The nine trigraphs and their replacements are
346
347 @smallexample
348 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
349 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
350 @end smallexample
351
352 @item
353 @cindex continued lines
354 @cindex backslash-newline
355 Continued lines are merged into one long line.
356
357 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
358 backslash is removed and the following line is joined with the current
359 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
360 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
361 only at white space.)
362
363 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
364 @dfn{backslash-newline}.
365
366 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
367 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
368 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
369 line, GCC will warn you about it.
370
371 @item
372 @cindex comments
373 @cindex line comments
374 @cindex block comments
375 All comments are replaced with single spaces.
376
377 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
378 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
379 nest:
380
381 @smallexample
382 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
383 @end smallexample
384
385 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
386 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
387 because they would end in the same place anyway.
388
389 @smallexample
390 // @r{this is} // @r{one comment}
391 @r{text outside comment}
392 @end smallexample
393 @end enumerate
394
395 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
396
397 @smallexample
398 @group
399 /* @r{block comment}
400    // @r{contains line comment}
401    @r{yet more comment}
402  */ @r{outside comment}
403
404 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
405 @end group
406 @end smallexample
407
408 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
409 comment.
410
411 @smallexample
412 @group
413  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
414     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
415 @end group
416 @end smallexample
417
418 Comments are not recognized within string literals.
419 @t{@w{"/* blah */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not
420 an empty string.
421
422 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
423 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
424 of the C standard, they are an official part of the language.
425
426 Since these transformations happen before all other processing, you can
427 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
428 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
429 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
430 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
431 For example:
432
433 @smallexample
434 @group
435 /\
436 *
437 */ # /*
438 */ defi\
439 ne FO\
440 O 10\
441 20
442 @end group
443 @end smallexample
444
445 @noindent
446 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
447 extremely confusing and should not be used in code intended to be
448 readable.
449
450 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
451 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
452 program, however.
453
454 @node Tokenization
455 @section Tokenization
456
457 @cindex tokens
458 @cindex preprocessing tokens
459 After the textual transformations are finished, the input file is
460 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
461 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
462 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
463 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
464 but it is often necessary to avoid ambiguities.
465
466 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
467 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
468 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
469 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
470 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
471 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
472 could not.
473
474 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
475 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
476 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
477
478 @smallexample
479 @group
480 #define foo() bar
481 foo()baz
482      @expansion{} bar baz
483 @emph{not}
484      @expansion{} barbaz
485 @end group
486 @end smallexample
487
488 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
489 preprocessing token becomes one compiler token.
490
491 @cindex identifiers
492 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
493 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
494 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
495 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
496 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
497 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
498 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
499 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
500
501 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
502 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
503 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
504
505 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
506 part of the ``basic source character set'', at the implementation's
507 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
508 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
509 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  The implementation of this
510 feature in GCC is experimental; such characters are only accepted in
511 the @samp{\u} and @samp{\U} forms and only if
512 @option{-fextended-identifiers} is used.
513
514 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
515 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
516 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
517 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
518 option.  @xref{Invocation}.
519
520 @cindex numbers
521 @cindex preprocessing numbers
522 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
523 category includes all the normal integer and floating point constants
524 one expects of C, but also a number of other things one might not
525 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
526 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
527 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
528 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
529 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
530 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
531 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
532
533 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
534 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
535 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
536 which is complicated.  The definition also permits you to split an
537 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
538 pasted back together with the @samp{##} operator.
539
540 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
541 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
542 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
543 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
544 might have intended.
545
546 @cindex string literals
547 @cindex string constants
548 @cindex character constants
549 @cindex header file names
550 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
551 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
552 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
553 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
554 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
555 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
556 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
557 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
558 the length of a character constant, but the value of a character
559 constant that contains more than one character is
560 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
561
562 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
563 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
564 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
565 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
566 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
567 Operation}.
568
569 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
570 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
571 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
572 from previous versions}.
573
574 @cindex punctuators
575 @cindex digraphs
576 @cindex alternative tokens
577 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
578 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
579 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
580 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
581 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
582 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
583 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
584 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
585 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
586 their corresponding normal punctuators are:
587
588 @smallexample
589 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
590 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
591 @end smallexample
592
593 @cindex other tokens
594 Any other single character is considered ``other''.  It is passed on to
595 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
596 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
597 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
598 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
599 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
600 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
601 implementation.  This will change when proper support for international
602 character sets is added to GCC@.
603
604 NUL is a special case because of the high probability that its
605 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
606 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
607 silently ignored, just as any other character would be.  In running
608 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
609 have the same meaning.
610
611 @smallexample
612 #define X^@@1
613 #define X 1
614 @end smallexample
615
616 @noindent
617 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
618 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
619 warning message.
620
621 @node The preprocessing language
622 @section The preprocessing language
623 @cindex directives
624 @cindex preprocessing directives
625 @cindex directive line
626 @cindex directive name
627
628 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
629 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
630 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
631 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
632 what most people think of as the preprocessor's job.
633
634 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
635 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
636
637 @itemize @bullet
638 @item
639 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
640 substituted into your program.
641
642 @item
643 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
644 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
645 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
646 automatically defined for you.
647
648 @item
649 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
650 program according to various conditions.
651
652 @item
653 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
654 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
655 control to inform the compiler where each source line originally came
656 from.
657
658 @item
659 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
660 or warnings.
661 @end itemize
662
663 There are a few more, less useful, features.
664
665 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
666 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
667 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
668 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
669 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
670 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
671 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
672 the directive that defines a macro.
673
674 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
675 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
676 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
677 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
678
679 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
680 preprocessing directives.
681
682 Some directives require arguments; these make up the rest of the
683 directive line and must be separated from the directive name by
684 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
685 name and the intended expansion of the macro.
686
687 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
688 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
689 which extends past the end of the line.  In either case, when the
690 directive is processed, the continuations have already been merged with
691 the first line to make one long line.
692
693 @node Header Files
694 @chapter Header Files
695
696 @cindex header file
697 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
698 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
699 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
700 C preprocessing directive @samp{#include}.
701
702 Header files serve two purposes.
703
704 @itemize @bullet
705 @item
706 @cindex system header files
707 System header files declare the interfaces to parts of the operating
708 system.  You include them in your program to supply the definitions and
709 declarations you need to invoke system calls and libraries.
710
711 @item
712 Your own header files contain declarations for interfaces between the
713 source files of your program.  Each time you have a group of related
714 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
715 several different source files, it is a good idea to create a header
716 file for them.
717 @end itemize
718
719 Including a header file produces the same results as copying the header
720 file into each source file that needs it.  Such copying would be
721 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
722 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
723 can be changed in one place, and programs that include the header file
724 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
725 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
726 as the risk that a failure to find one copy will result in
727 inconsistencies within a program.
728
729 In C, the usual convention is to give header files names that end with
730 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
731 underscores in header file names, and at most one dot.
732
733 @menu
734 * Include Syntax::
735 * Include Operation::
736 * Search Path::
737 * Once-Only Headers::
738 * Computed Includes::
739 * Wrapper Headers::
740 * System Headers::
741 @end menu
742
743 @node Include Syntax
744 @section Include Syntax
745
746 @findex #include
747 Both user and system header files are included using the preprocessing
748 directive @samp{#include}.  It has two variants:
749
750 @table @code
751 @item #include <@var{file}>
752 This variant is used for system header files.  It searches for a file
753 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
754 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
755
756 @item #include "@var{file}"
757 This variant is used for header files of your own program.  It
758 searches for a file named @var{file} first in the directory containing
759 the current file, then in the quote directories and then the same
760 directories used for @code{<@var{file}>}.  You can prepend directories
761 to the list of quote directories with the @option{-iquote} option.
762 @end table
763
764 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
765 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
766 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
767 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
768
769 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
770 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
771 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
772 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
773 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
774 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
775 to use only @samp{/}.)
776
777 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
778 after the file name.
779
780 @node Include Operation
781 @section Include Operation
782
783 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
784 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
785 current file.  The output from the preprocessor contains the output
786 already generated, followed by the output resulting from the included
787 file, followed by the output that comes from the text after the
788 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
789 @file{header.h} as follows,
790
791 @smallexample
792 char *test (void);
793 @end smallexample
794
795 @noindent
796 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
797 like this,
798
799 @smallexample
800 int x;
801 #include "header.h"
802
803 int
804 main (void)
805 @{
806   puts (test ());
807 @}
808 @end smallexample
809
810 @noindent
811 the compiler will see the same token stream as it would if
812 @file{program.c} read
813
814 @smallexample
815 int x;
816 char *test (void);
817
818 int
819 main (void)
820 @{
821   puts (test ());
822 @}
823 @end smallexample
824
825 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
826 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
827 included from another file.  The include file could even contain the
828 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
829 the end of a statement that was started in the including file.  However,
830 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
831 literals which have not been closed by the end of an included file are
832 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
833 the file.
834
835 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
836 syntactic units---function declarations or definitions, type
837 declarations, etc.
838
839 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
840 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
841 final newline.
842
843 @node Search Path
844 @section Search Path
845
846 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
847 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
848 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
849
850 @smallexample
851 /usr/local/include
852 @var{libdir}/gcc/@var{target}/@var{version}/include
853 /usr/@var{target}/include
854 /usr/include
855 @end smallexample
856
857 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
858 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
859 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
860 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
861 version of GCC in use.
862
863 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
864 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
865 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
866 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
867 this case, the option is ignored and the search order for system
868 directories remains unchanged.
869
870 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
871 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
872 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
873 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
874
875 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
876 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
877 operating system kernel or some other program that does not use the
878 standard C library facilities, or the standard C library itself.
879 @option{-I} options are not ignored as described above when
880 @option{-nostdinc} is in effect.
881
882 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
883 first in the directory containing the current file, then in the
884 directories as specified by @option{-iquote} options, then in the same
885 places it would have looked for a header requested with angle
886 brackets.  For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
887 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
888 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
889
890 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
891 directory containing the current file.
892
893 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
894 This has two effects.  First, directories appearing before the
895 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
896 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
897 headers.  Second, the directory containing the current file is not
898 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
899 named by an @option{-I} switch.  @option{-I-} is deprecated, @option{-iquote}
900 should be used instead.
901
902 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
903 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
904 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
905 compiler's current working directory for header files.  That may or may
906 not be the same as the directory containing the current file.
907
908 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
909 @option{-I./-}.
910
911 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
912 generally less useful.  @xref{Invocation}.
913
914 @node Once-Only Headers
915 @section Once-Only Headers
916 @cindex repeated inclusion
917 @cindex including just once
918 @cindex wrapper @code{#ifndef}
919
920 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
921 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
922 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
923 it will certainly waste time.
924
925 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
926 of the file in a conditional, like this:
927
928 @smallexample
929 @group
930 /* File foo.  */
931 #ifndef FILE_FOO_SEEN
932 #define FILE_FOO_SEEN
933
934 @var{the entire file}
935
936 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
937 @end group
938 @end smallexample
939
940 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
941 When the header is included again, the conditional will be false,
942 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
943 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
944 twice.
945
946 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
947 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
948 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
949 not bother to rescan the file at all.
950
951 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
952 this optimization.
953
954 @cindex controlling macro
955 @cindex guard macro
956 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
957 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
958 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
959 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
960 file, the macro name should contain the name of the file and some
961 additional text, to avoid conflicts with other header files.
962
963 @node Computed Includes
964 @section Computed Includes
965 @cindex computed includes
966 @cindex macros in include
967
968 Sometimes it is necessary to select one of several different header
969 files to be included into your program.  They might specify
970 configuration parameters to be used on different sorts of operating
971 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
972
973 @smallexample
974 #if SYSTEM_1
975 # include "system_1.h"
976 #elif SYSTEM_2
977 # include "system_2.h"
978 #elif SYSTEM_3
979 @dots{}
980 #endif
981 @end smallexample
982
983 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
984 ability to use a macro for the header name.  This is called a
985 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
986 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
987
988 @smallexample
989 #define SYSTEM_H "system_1.h"
990 @dots{}
991 #include SYSTEM_H
992 @end smallexample
993
994 @noindent
995 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
996 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
997 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
998 @option{-D} option.
999
1000 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
1001 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
1002 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
1003 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
1004 if you use double-quote includes, which are close enough to string
1005 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
1006
1007 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
1008 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
1009 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
1010 like running text would be.
1011
1012 If the line expands to a single string constant, the contents of that
1013 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
1014 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
1015 escapes in the string.  Therefore
1016
1017 @smallexample
1018 #define HEADER "a\"b"
1019 #include HEADER
1020 @end smallexample
1021
1022 @noindent
1023 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
1024 to the rules for double-quoted includes.
1025
1026 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
1027 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
1028 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
1029 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
1030 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
1031 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
1032 according to the rules for angle-bracket includes.
1033
1034 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
1035 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
1036 if the result of expansion does not match either of the two expected
1037 forms.
1038
1039 These rules are implementation-defined behavior according to the C
1040 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1041 computed includes differently, we recommend you use only a single
1042 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1043 minimize confusion for people reading your program.
1044
1045 @node Wrapper Headers
1046 @section Wrapper Headers
1047 @cindex wrapper headers
1048 @cindex overriding a header file
1049 @findex #include_next
1050
1051 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1052 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1053 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1054 a new header file with the same name and insert it in the search path
1055 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1056 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1057 the old header from the new one?
1058
1059 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1060 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1061 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1062 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1063
1064 You could include the old header with an absolute pathname:
1065 @smallexample
1066 #include "/usr/include/old-header.h"
1067 @end smallexample
1068 @noindent
1069 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1070 would have to edit the new headers to match.
1071
1072 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1073 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1074 @emph{next} file with this name''.  This directive works like
1075 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1076 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1077 in which the current file was found.
1078
1079 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1080 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1081 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1082 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1083 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1084 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1085
1086 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1087 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1088 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1089 file named, starting with the directory in the search path after the one
1090 where the current file was found.
1091
1092 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1093 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1094 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1095 program; it should be used only to make global corrections along the
1096 lines of @command{fixincludes}.
1097
1098 @node System Headers
1099 @section System Headers
1100 @cindex system header files
1101
1102 The header files declaring interfaces to the operating system and
1103 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1104 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1105 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1106 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1107 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1108 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1109 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1110 because of code in macros defined in system headers.
1111
1112 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1113 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1114 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1115
1116 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1117 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1118 found in that directory will be considered system headers.
1119
1120 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1121 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1122 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1123 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1124 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1125
1126 @findex #pragma GCC system_header
1127 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1128 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1129 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1130 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1131 system_header}} has no effect in the primary source file.
1132
1133 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1134 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1135 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1136 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1137 or from the command line.
1138
1139 @node Macros
1140 @chapter Macros
1141
1142 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1143 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1144 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1145 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1146 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1147
1148 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1149 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1150 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1151 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1152 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1153 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1154 macros when you are compiling C++.
1155
1156 @menu
1157 * Object-like Macros::
1158 * Function-like Macros::
1159 * Macro Arguments::
1160 * Stringification::
1161 * Concatenation::
1162 * Variadic Macros::
1163 * Predefined Macros::
1164 * Undefining and Redefining Macros::
1165 * Directives Within Macro Arguments::
1166 * Macro Pitfalls::
1167 @end menu
1168
1169 @node Object-like Macros
1170 @section Object-like Macros
1171 @cindex object-like macro
1172 @cindex symbolic constants
1173 @cindex manifest constants
1174
1175 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1176 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1177 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1178 symbolic names to numeric constants.
1179
1180 @findex #define
1181 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1182 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1183 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1184 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1185
1186 @smallexample
1187 #define BUFFER_SIZE 1024
1188 @end smallexample
1189
1190 @noindent
1191 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1192 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1193 there comes a C statement of the form
1194
1195 @smallexample
1196 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1197 @end smallexample
1198
1199 @noindent
1200 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1201 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1202 if you had written
1203
1204 @smallexample
1205 foo = (char *) malloc (1024);
1206 @end smallexample
1207
1208 By convention, macro names are written in uppercase.  Programs are
1209 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1210 macros.
1211
1212 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1213 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1214 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1215 come out on one line.  For example,
1216
1217 @smallexample
1218 #define NUMBERS 1, \
1219                 2, \
1220                 3
1221 int x[] = @{ NUMBERS @};
1222      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1223 @end smallexample
1224
1225 @noindent
1226 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1227 in error messages.
1228
1229 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1230 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1231 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1232 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1233
1234 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1235 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1236 to the C preprocessor
1237
1238 @smallexample
1239 foo = X;
1240 #define X 4
1241 bar = X;
1242 @end smallexample
1243
1244 @noindent
1245 produces
1246
1247 @smallexample
1248 foo = X;
1249 bar = 4;
1250 @end smallexample
1251
1252 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1253 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1254 macros to expand.  For example,
1255
1256 @smallexample
1257 @group
1258 #define TABLESIZE BUFSIZE
1259 #define BUFSIZE 1024
1260 TABLESIZE
1261      @expansion{} BUFSIZE
1262      @expansion{} 1024
1263 @end group
1264 @end smallexample
1265
1266 @noindent
1267 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1268 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1269
1270 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1271 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1272 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1273 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1274 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1275 more macro names.
1276
1277 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1278 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1279 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1280 currently in effect:
1281
1282 @smallexample
1283 #define BUFSIZE 1020
1284 #define TABLESIZE BUFSIZE
1285 #undef BUFSIZE
1286 #define BUFSIZE 37
1287 @end smallexample
1288
1289 @noindent
1290 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1291
1292 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1293 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1294 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1295 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1296
1297 @node Function-like Macros
1298 @section Function-like Macros
1299 @cindex function-like macros
1300
1301 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1302 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1303 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1304 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1305
1306 @smallexample
1307 #define lang_init()  c_init()
1308 lang_init()
1309      @expansion{} c_init()
1310 @end smallexample
1311
1312 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1313 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1314 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1315 name, and you wish to use the function sometimes.
1316
1317 @smallexample
1318 extern void foo(void);
1319 #define foo() /* @r{optimized inline version} */
1320 @dots{}
1321   foo();
1322   funcptr = foo;
1323 @end smallexample
1324
1325 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1326 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1327 be expanded, it would cause a syntax error.
1328
1329 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1330 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1331 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1332 parentheses.
1333
1334 @smallexample
1335 #define lang_init ()    c_init()
1336 lang_init()
1337      @expansion{} () c_init()()
1338 @end smallexample
1339
1340 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1341 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1342 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1343 consume those parentheses.
1344
1345 @node Macro Arguments
1346 @section Macro Arguments
1347 @cindex arguments
1348 @cindex macros with arguments
1349 @cindex arguments in macro definitions
1350
1351 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1352 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1353 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1354 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1355 separated by commas and optionally whitespace.
1356
1357 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1358 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1359 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1360 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1361 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1362 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1363 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1364 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1365 macro body.)
1366
1367 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1368 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1369
1370 @smallexample
1371 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1372   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1373   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1374   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1375 @end smallexample
1376
1377 @noindent
1378 (In this small example you can already see several of the dangers of
1379 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1380
1381 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1382 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1383 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1384 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1385 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1386 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1387
1388 @smallexample
1389 macro (array[x = y, x + 1])
1390 @end smallexample
1391
1392 @noindent
1393 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1394 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1395 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1396 code.
1397
1398 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1399 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1400 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1401 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1402 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1403 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1404 Prescan}, for detailed discussion.
1405
1406 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1407
1408 @smallexample
1409   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1410 @end smallexample
1411
1412 @noindent
1413 and then to
1414
1415 @smallexample
1416 @group
1417 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1418  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1419  : (c))
1420 @end group
1421 @end smallexample
1422
1423 @noindent
1424 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1425
1426 @cindex empty macro arguments
1427 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1428 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1429 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1430 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1431 Here are some silly examples using @code{min}:
1432
1433 @smallexample
1434 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1435 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1436 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1437 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1438
1439 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1440 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1441 @end smallexample
1442
1443 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1444 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1445 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1446 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1447 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1448 empty argument was required.
1449
1450 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1451 their corresponding actual arguments.
1452
1453 @smallexample
1454 #define foo(x) x, "x"
1455 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1456 @end smallexample
1457
1458 @node Stringification
1459 @section Stringification
1460 @cindex stringification
1461 @cindex @samp{#} operator
1462
1463 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1464 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1465 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1466 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1467 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1468 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1469 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1470
1471 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1472 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1473 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1474 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1475 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1476 long string.
1477
1478 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1479
1480 @smallexample
1481 @group
1482 #define WARN_IF(EXP) \
1483 do @{ if (EXP) \
1484         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1485 while (0)
1486 WARN_IF (x == 0);
1487      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1488            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1489 @end group
1490 @end smallexample
1491
1492 @noindent
1493 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1494 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1495 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1496 @code{if} statement, but not in the string.
1497
1498 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1499 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1500 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1501 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1502
1503 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1504 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1505 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1506 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1507 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1508 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1509 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1510 stringifies to @t{"\n"}.
1511
1512 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1513 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1514 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1515 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1516 never appear in stringified text.
1517
1518 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1519
1520 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1521 you have to use two levels of macros.
1522
1523 @smallexample
1524 #define xstr(s) str(s)
1525 #define str(s) #s
1526 #define foo 4
1527 str (foo)
1528      @expansion{} "foo"
1529 xstr (foo)
1530      @expansion{} xstr (4)
1531      @expansion{} str (4)
1532      @expansion{} "4"
1533 @end smallexample
1534
1535 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1536 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1537 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1538 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1539 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1540
1541 @node Concatenation
1542 @section Concatenation
1543 @cindex concatenation
1544 @cindex token pasting
1545 @cindex token concatenation
1546 @cindex @samp{##} operator
1547
1548 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1549 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1550 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1551 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1552 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1553 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1554 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1555 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1556 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1557 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1558 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1559 token pasting.
1560
1561 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1562 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1563 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1564 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1565 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1566 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1567 simply remove the @samp{##}.
1568
1569 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1570 but you could just as well write them as one token in the first place.
1571 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1572 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1573 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1574 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1575 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1576 effect.
1577
1578 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1579 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1580 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1581 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1582 comments, and you can put comments in arguments that will be
1583 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1584 end of a macro body.
1585
1586 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1587 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1588 as follows:
1589
1590 @smallexample
1591 @group
1592 struct command
1593 @{
1594   char *name;
1595   void (*function) (void);
1596 @};
1597 @end group
1598
1599 @group
1600 struct command commands[] =
1601 @{
1602   @{ "quit", quit_command @},
1603   @{ "help", help_command @},
1604   @dots{}
1605 @};
1606 @end group
1607 @end smallexample
1608
1609 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1610 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1611 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1612 constant can be created with stringification, and the function name by
1613 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1614
1615 @smallexample
1616 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1617
1618 struct command commands[] =
1619 @{
1620   COMMAND (quit),
1621   COMMAND (help),
1622   @dots{}
1623 @};
1624 @end smallexample
1625
1626 @node Variadic Macros
1627 @section Variadic Macros
1628 @cindex variable number of arguments
1629 @cindex macros with variable arguments
1630 @cindex variadic macros
1631
1632 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1633 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1634 a function.  Here is an example:
1635
1636 @smallexample
1637 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1638 @end smallexample
1639
1640 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1641 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1642 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1643 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1644 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1645 have this expansion:
1646
1647 @smallexample
1648 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1649      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1650 @end smallexample
1651
1652 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1653 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1654 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1655 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1656 below for an important special case for @samp{##}.)
1657
1658 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1659 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1660 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1661 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1662 The @code{eprintf} macro above could be written
1663
1664 @smallexample
1665 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1666 @end smallexample
1667
1668 @noindent
1669 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1670 extension in the same macro.
1671
1672 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1673 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1674
1675 @smallexample
1676 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1677 @end smallexample
1678
1679 @noindent
1680 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1681 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1682 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1683 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1684 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1685 there will be an extra comma after the format string.
1686
1687 @smallexample
1688 eprintf("success!\n", );
1689      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1690 @end smallexample
1691
1692 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1693 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1694
1695 @smallexample
1696 eprintf ("success!\n")
1697      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1698 @end smallexample
1699
1700 @noindent
1701 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1702 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1703
1704 @smallexample
1705 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1706 @end smallexample
1707
1708 @noindent
1709 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1710 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1711 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1712 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1713
1714 @smallexample
1715 eprintf ("success!\n")
1716      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1717 @end smallexample
1718
1719 @noindent
1720 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1721 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1722 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1723 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1724 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1725 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1726 standard, and drops it otherwise.
1727
1728 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1729 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1730 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1731 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1732 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1733 purpose.
1734
1735 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1736 for a long time, but only with a named variable argument
1737 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1738 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1739 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1740 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1741 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1742
1743 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1744 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1745 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1746 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1747 be a comma, and there must be white space between that comma and
1748 whatever comes immediately before it:
1749
1750 @smallexample
1751 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1752 @end smallexample
1753
1754 @noindent
1755 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1756
1757 @node Predefined Macros
1758 @section Predefined Macros
1759
1760 @cindex predefined macros
1761 Several object-like macros are predefined; you use them without
1762 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1763 common, and system-specific.
1764
1765 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1766 predefined macros, but you cannot undefine them.
1767
1768 @menu
1769 * Standard Predefined Macros::
1770 * Common Predefined Macros::
1771 * System-specific Predefined Macros::
1772 * C++ Named Operators::
1773 @end menu
1774
1775 @node Standard Predefined Macros
1776 @subsection Standard Predefined Macros
1777 @cindex standard predefined macros.
1778
1779 The standard predefined macros are specified by the relevant
1780 language standards, so they are available with all compilers that
1781 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1782 them.  Their names all start with double underscores.
1783
1784 @table @code
1785 @item __FILE__
1786 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1787 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1788 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1789 input file name argument.  For example,
1790 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1791 macro.
1792
1793 @item __LINE__
1794 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1795 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1796 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1797 new line of source code.
1798 @end table
1799
1800 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1801 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1802 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1803 example,
1804
1805 @smallexample
1806 fprintf (stderr, "Internal error: "
1807                  "negative string length "
1808                  "%d at %s, line %d.",
1809          length, __FILE__, __LINE__);
1810 @end smallexample
1811
1812 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1813 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1814 that file, when processing resumes on the input file that contained
1815 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1816 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1817 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1818 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1819
1820 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1821 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1822
1823 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1824 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1825 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1826 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1827 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1828 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1829
1830 @table @code
1831
1832 @item __DATE__
1833 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1834 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1835 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1836 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1837
1838 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1839 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1840 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1841
1842 @item __TIME__
1843 This macro expands to a string constant that describes the time at
1844 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1845 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1846
1847 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1848 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1849 @code{"??:??:??"}.
1850
1851 @item __STDC__
1852 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1853 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1854 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1855 preprocessor always conforms to the standard unless the
1856 @option{-traditional-cpp} option is used.
1857
1858 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1859
1860 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1861 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1862 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1863 processing system header files, but when processing user files
1864 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1865 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1866 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1867
1868 @item __STDC_VERSION__
1869 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1870 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1871 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1872 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1873 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1874 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1875
1876 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1877 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1878 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1879 not yet complete.
1880
1881 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1882 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1883
1884 @item __STDC_HOSTED__
1885 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1886 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1887 facilities of the standard C library available.
1888
1889 @item __cplusplus
1890 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1891 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1892 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1893 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1894 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1895 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1896 instead.  It is hoped to complete the implementation of standard C++
1897 in the near future.
1898
1899 @item __OBJC__
1900 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1901 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1902 by a C compiler or a Objective-C compiler.
1903
1904 @item __ASSEMBLER__
1905 This macro is defined with value 1 when preprocessing assembly
1906 language.
1907
1908 @end table
1909
1910 @node Common Predefined Macros
1911 @subsection Common Predefined Macros
1912 @cindex common predefined macros
1913
1914 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1915 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1916 which you are using GNU C@.  Their names all start with double
1917 underscores.
1918
1919 @table @code
1920
1921 @item __GNUC__
1922 @itemx __GNUC_MINOR__
1923 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1924 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1925 preprocessor: C, C++, and Objective-C@.  Their values are the major
1926 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1927 constants.  For example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1928 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  These
1929 macros are also defined if you invoke the preprocessor directly.
1930
1931 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1932 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1933 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1934
1935 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1936 by GCC, or a non-GCC compiler that claims to accept the GNU C dialects,
1937 you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1938 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1939 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1940 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1941 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1942 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1943 like this:
1944
1945 @smallexample
1946 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1947 #if __GNUC__ > 3 || \
1948     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1949                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1950                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1951 @end smallexample
1952
1953 @noindent
1954 Another approach is to use the predefined macros to
1955 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1956
1957 @smallexample
1958 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1959                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1960                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1961 @dots{}
1962 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1963 #if GCC_VERSION > 30200
1964 @end smallexample
1965
1966 @noindent
1967 Many people find this form easier to understand.
1968
1969 @item __GNUG__
1970 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1971 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1972
1973 @item __STRICT_ANSI__
1974 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1975 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
1976 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1977 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
1978 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
1979 standard.
1980
1981 @item __BASE_FILE__
1982 This macro expands to the name of the main input file, in the form
1983 of a C string constant.  This is the source file that was specified
1984 on the command line of the preprocessor or C compiler.
1985
1986 @item __INCLUDE_LEVEL__
1987 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
1988 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
1989 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
1990 end of every included file.  It starts out at 0, it's value within the
1991 base file specified on the command line.
1992
1993 @item __ELF__
1994 This macro is defined if the target uses the ELF object format.
1995
1996 @item __VERSION__
1997 This macro expands to a string constant which describes the version of
1998 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
1999 particular form, but it can be counted on to contain at least the
2000 release number.
2001
2002 @item __OPTIMIZE__
2003 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
2004 @itemx __NO_INLINE__
2005 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
2006 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
2007 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
2008 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
2009 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
2010 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
2011
2012 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
2013 definitions, using macros or inline functions, of system library
2014 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
2015 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
2016 are defined.  If they are defined, their value is 1.
2017
2018 @item __CHAR_UNSIGNED__
2019 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
2020 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
2021 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
2022 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
2023
2024 @item __WCHAR_UNSIGNED__
2025 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
2026 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
2027
2028 @item __REGISTER_PREFIX__
2029 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
2030 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
2031 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
2032 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
2033 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
2034 to a single @samp{%}.
2035
2036 @item __USER_LABEL_PREFIX__
2037 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
2038 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
2039 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
2040 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
2041
2042 This macro will have the correct definition even if
2043 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
2044 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
2045 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
2046
2047 @item __SIZE_TYPE__
2048 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2049 @itemx __WCHAR_TYPE__
2050 @itemx __WINT_TYPE__
2051 @itemx __INTMAX_TYPE__
2052 @itemx __UINTMAX_TYPE__
2053 These macros are defined to the correct underlying types for the
2054 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t},
2055 @code{intmax_t}, and @code{uintmax_t}
2056 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2057 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2058 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2059 the typedefs.
2060
2061 @item __CHAR_BIT__
2062 Defined to the number of bits used in the representation of the
2063 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2064 numerical limits work correctly.  You should not use
2065 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2066
2067 @item __SCHAR_MAX__
2068 @itemx __WCHAR_MAX__
2069 @itemx __SHRT_MAX__
2070 @itemx __INT_MAX__
2071 @itemx __LONG_MAX__
2072 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2073 @itemx __INTMAX_MAX__
2074 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t},
2075 @code{signed short},
2076 @code{signed int}, @code{signed long}, @code{signed long long}, and
2077 @code{intmax_t} types
2078 respectively.  They exist to make the standard header given numerical limits
2079 work correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2080 the appropriate headers.
2081
2082 @item __DEPRECATED
2083 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2084 with warnings about deprecated constructs enabled.  These warnings are
2085 enabled by default, but can be disabled with @option{-Wno-deprecated}.
2086
2087 @item __EXCEPTIONS
2088 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2089 with exceptions enabled.  If @option{-fno-exceptions} was used when
2090 compiling the file, then this macro will not be defined.
2091
2092 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2093 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2094 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2095 handling.
2096
2097 @item __GXX_EXPERIMENTAL_CXX0X__
2098 This macro is defined when compiling a C++ source file with the option
2099 @option{-std=c++0x} or @option{-std=gnu++0x}. It indicates that some
2100 features likely to be included in C++0x are available. Note that these
2101 features are experimental, and may change or be removed in future
2102 versions of GCC.
2103
2104 @item __GXX_WEAK__
2105 This macro is defined when compiling a C++ source file.  It has the
2106 value 1 if the compiler will use weak symbols, COMDAT sections, or
2107 other similar techniques to collapse symbols with ``vague linkage''
2108 that are defined in multiple translation units.  If the compiler will
2109 not collapse such symbols, this macro is defined with value 0.  In
2110 general, user code should not need to make use of this macro; the
2111 purpose of this macro is to ease implementation of the C++ runtime
2112 library provided with G++.
2113
2114 @item __NEXT_RUNTIME__
2115 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2116 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C@.  If the GNU
2117 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2118 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2119
2120 @item __LP64__
2121 @itemx _LP64
2122 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2123 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2124 @code{int} uses 32-bit.
2125
2126 @item __SSP__
2127 This macro is defined, with value 1, when @option{-fstack-protector} is in
2128 use.
2129
2130 @item __SSP_ALL__
2131 This macro is defined, with value 2, when @option{-fstack-protector-all} is
2132 in use.
2133
2134 @item __TIMESTAMP__
2135 This macro expands to a string constant that describes the date and time
2136 of the last modification of the current source file. The string constant
2137 contains abbreviated day of the week, month, day of the month, time in
2138 hh:mm:ss form, year and looks like @code{@w{"Sun Sep 16 01:03:52 1973"}}.
2139 If the day of the month is less than 10, it is padded with a space on the left.
2140
2141 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
2142 (once per compilation) and @code{__TIMESTAMP__} will expand to
2143 @code{@w{"??? ??? ?? ??:??:?? ????"}}.
2144
2145 @end table
2146
2147 @node System-specific Predefined Macros
2148 @subsection System-specific Predefined Macros
2149
2150 @cindex system-specific predefined macros
2151 @cindex predefined macros, system-specific
2152 @cindex reserved namespace
2153
2154 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2155 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2156 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2157 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2158 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2159 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2160 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2161
2162 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2163 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2164 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2165 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2166 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2167 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2168 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2169 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2170 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2171 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2172
2173 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2174 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2175 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2176 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2177 defined.
2178
2179 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2180 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2181 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2182 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2183 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2184 check specifically for features you need, using a tool such as
2185 @command{autoconf}.
2186
2187 @node C++ Named Operators
2188 @subsection C++ Named Operators
2189 @cindex named operators
2190 @cindex C++ named operators
2191 @cindex iso646.h
2192
2193 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2194 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2195 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2196 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2197 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2198 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2199 macro expanding to the appropriate punctuator.
2200
2201 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2202
2203 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2204 @item Named Operator @tab Punctuator
2205 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2206 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2207 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2208 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2209 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2210 @item @code{not}    @tab @code{!}
2211 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2212 @item @code{or}     @tab @code{||}
2213 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2214 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2215 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2216 @end multitable
2217
2218 @node Undefining and Redefining Macros
2219 @section Undefining and Redefining Macros
2220 @cindex undefining macros
2221 @cindex redefining macros
2222 @findex #undef
2223
2224 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2225 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2226 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2227 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2228 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2229 macro.
2230
2231 @smallexample
2232 #define FOO 4
2233 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2234 #undef FOO
2235 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2236 @end smallexample
2237
2238 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2239 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2240 need not have any resemblance to the old definition.
2241
2242 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2243 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2244 Two macro definitions are effectively the same if:
2245 @itemize @bullet
2246 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2247 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2248 @item If there are any parameters, they are the same.
2249 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2250 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2251 count as whitespace.
2252 @end itemize
2253
2254 @noindent
2255 These definitions are effectively the same:
2256 @smallexample
2257 #define FOUR (2 + 2)
2258 #define FOUR         (2    +    2)
2259 #define FOUR (2 /* @r{two} */ + 2)
2260 @end smallexample
2261 @noindent
2262 but these are not:
2263 @smallexample
2264 #define FOUR (2 + 2)
2265 #define FOUR ( 2+2 )
2266 #define FOUR (2 * 2)
2267 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2268 @end smallexample
2269
2270 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2271 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2272 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2273 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2274 instance, two different headers to define a common macro.  The
2275 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2276
2277 @node Directives Within Macro Arguments
2278 @section Directives Within Macro Arguments
2279 @cindex macro arguments and directives
2280
2281 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2282 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2283 behavior in these cases is undefined.
2284
2285 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2286 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2287 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2288 this limitation, and people would often be surprised that they could
2289 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2290 conditional compilation in the argument list to a normal library
2291 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2292 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2293 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2294 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2295 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2296 function-like macro invocation not present.
2297
2298 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2299 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2300 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2301 pathological example:
2302
2303 @smallexample
2304 #define f(x) x x
2305 f (1
2306 #undef f
2307 #define f 2
2308 f)
2309 @end smallexample
2310
2311 @noindent
2312 which expands to
2313
2314 @smallexample
2315 1 2 1 2
2316 @end smallexample
2317
2318 @noindent
2319 with the semantics described above.
2320
2321 @node Macro Pitfalls
2322 @section Macro Pitfalls
2323 @cindex problems with macros
2324 @cindex pitfalls of macros
2325
2326 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2327 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2328 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2329
2330 @menu
2331 * Misnesting::
2332 * Operator Precedence Problems::
2333 * Swallowing the Semicolon::
2334 * Duplication of Side Effects::
2335 * Self-Referential Macros::
2336 * Argument Prescan::
2337 * Newlines in Arguments::
2338 @end menu
2339
2340 @node Misnesting
2341 @subsection Misnesting
2342
2343 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2344 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2345 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2346 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2347 arguments.  For example,
2348
2349 @smallexample
2350 #define twice(x) (2*(x))
2351 #define call_with_1(x) x(1)
2352 call_with_1 (twice)
2353      @expansion{} twice(1)
2354      @expansion{} (2*(1))
2355 @end smallexample
2356
2357 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2358 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2359 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2360 For example,
2361
2362 @smallexample
2363 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2364 @dots{}
2365 strange(stderr) p, 35)
2366      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2367 @end smallexample
2368
2369 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2370 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2371 should be avoided.
2372
2373 @node Operator Precedence Problems
2374 @subsection Operator Precedence Problems
2375 @cindex parentheses in macro bodies
2376
2377 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2378 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2379 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2380 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2381 way.
2382
2383 Suppose you define a macro as follows,
2384
2385 @smallexample
2386 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2387 @end smallexample
2388
2389 @noindent
2390 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2391 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2392 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2393
2394 @smallexample
2395 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2396      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2397 @end smallexample
2398
2399 @noindent
2400 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2401 C make it equivalent to this:
2402
2403 @smallexample
2404 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2405 @end smallexample
2406
2407 @noindent
2408 What we want is this:
2409
2410 @smallexample
2411 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2412 @end smallexample
2413
2414 @noindent
2415 Defining the macro as
2416
2417 @smallexample
2418 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2419 @end smallexample
2420
2421 @noindent
2422 provides the desired result.
2423
2424 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2425 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2426 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2427 means something very different.  Here is what it expands to:
2428
2429 @smallexample
2430 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2431 @end smallexample
2432
2433 @noindent
2434 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2435 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2436 was intended to be inside.
2437
2438 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2439 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2440
2441 @smallexample
2442 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2443 @end smallexample
2444
2445 @node Swallowing the Semicolon
2446 @subsection Swallowing the Semicolon
2447 @cindex semicolons (after macro calls)
2448
2449 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2450 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2451 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2452 characters:
2453
2454 @smallexample
2455 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2456 @{ char *lim = (limit);         \
2457   while (p < lim) @{            \
2458     if (*p++ != ' ') @{         \
2459       p--; break; @}@}@}
2460 @end smallexample
2461
2462 @noindent
2463 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2464 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2465 be laid out if not part of a macro definition.
2466
2467 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2468 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2469 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2470 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2471 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2472 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2473
2474 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2475 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2476
2477 @smallexample
2478 if (*p != 0)
2479   SKIP_SPACES (p, lim);
2480 else @dots{}
2481 @end smallexample
2482
2483 @noindent
2484 The presence of two statements---the compound statement and a null
2485 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2486 makes invalid C code.
2487
2488 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2489 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2490
2491 @smallexample
2492 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2493 do @{ char *lim = (limit);         \
2494      while (p < lim) @{            \
2495        if (*p++ != ' ') @{         \
2496          p--; break; @}@}@}          \
2497 while (0)
2498 @end smallexample
2499
2500 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2501
2502 @smallexample
2503 do @{@dots{}@} while (0);
2504 @end smallexample
2505
2506 @noindent
2507 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2508 generate no extra code for it.
2509
2510 @node Duplication of Side Effects
2511 @subsection Duplication of Side Effects
2512
2513 @cindex side effects (in macro arguments)
2514 @cindex unsafe macros
2515 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2516
2517 @smallexample
2518 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2519 @end smallexample
2520
2521 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2522 as shown here,
2523
2524 @smallexample
2525 next = min (x + y, foo (z));
2526 @end smallexample
2527
2528 @noindent
2529 it expands as follows:
2530
2531 @smallexample
2532 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2533 @end smallexample
2534
2535 @noindent
2536 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2537 for @code{Y}.
2538
2539 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2540 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2541 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2542 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2543 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2544 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2545
2546 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2547 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2548 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2549 follows:
2550
2551 @smallexample
2552 #define min(X, Y)                \
2553 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2554    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2555    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2556 @end smallexample
2557
2558 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2559 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2560 This permits us to define local variables and assign each argument to
2561 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2562 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2563 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2564
2565 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2566 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2567 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2568 that variable in @code{min}:
2569
2570 @smallexample
2571 @group
2572 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2573 @dots{}
2574 @{
2575   int tem = foo (z);
2576   next = min (x + y, tem);
2577 @}
2578 @end group
2579 @end smallexample
2580
2581 @noindent
2582 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2583
2584 @node Self-Referential Macros
2585 @subsection Self-Referential Macros
2586 @cindex self-reference
2587
2588 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2589 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2590 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2591 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2592 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2593 the preprocessor output unchanged.  Consider an example:
2594
2595 @smallexample
2596 #define foo (4 + foo)
2597 @end smallexample
2598
2599 @noindent
2600 where @code{foo} is also a variable in your program.
2601
2602 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2603 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2604 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2605
2606 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2607 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2608 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2609 wherever @code{foo} is referred to.
2610
2611 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2612 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2613 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2614 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2615 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2616
2617 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2618 expands to itself.  If you write
2619
2620 @smallexample
2621 #define EPERM EPERM
2622 @end smallexample
2623
2624 @noindent
2625 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2626 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2627 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2628 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2629 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2630
2631 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2632 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2633 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2634 either.  Thus, if we have
2635
2636 @smallexample
2637 #define x (4 + y)
2638 #define y (2 * x)
2639 @end smallexample
2640
2641 @noindent
2642 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2643
2644 @smallexample
2645 @group
2646 x    @expansion{} (4 + y)
2647      @expansion{} (4 + (2 * x))
2648
2649 y    @expansion{} (2 * x)
2650      @expansion{} (2 * (4 + y))
2651 @end group
2652 @end smallexample
2653
2654 @noindent
2655 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2656 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2657
2658 @node Argument Prescan
2659 @subsection Argument Prescan
2660 @cindex expansion of arguments
2661 @cindex macro argument expansion
2662 @cindex prescan of macro arguments
2663
2664 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2665 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2666 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2667 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2668 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2669 macro calls in them.
2670
2671 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2672 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2673 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2674 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2675 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2676 same results.
2677
2678 You might expect the double scan to change the results when a
2679 self-referential macro is used in an argument of another macro
2680 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2681 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2682 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2683 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2684 second scan either.
2685
2686 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2687 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2688 that the prescan does make a difference in three special cases:
2689
2690 @itemize @bullet
2691 @item
2692 Nested calls to a macro.
2693
2694 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2695 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2696 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2697 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2698 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2699 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2700 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2701 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2702 be expanded.
2703
2704 @item
2705 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2706
2707 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2708 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2709 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2710 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2711 instance, if you have
2712
2713 @smallexample
2714 #define AFTERX(x) X_ ## x
2715 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2716 #define TABLESIZE 1024
2717 #define BUFSIZE TABLESIZE
2718 @end smallexample
2719
2720 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2721 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2722 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2723
2724 @item
2725 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2726
2727 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2728 wrong number of arguments.  Here is an example:
2729
2730 @smallexample
2731 #define foo  a,b
2732 #define bar(x) lose(x)
2733 #define lose(x) (1 + (x))
2734 @end smallexample
2735
2736 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2737 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2738 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2739 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2740 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2741 arithmetic operations:
2742
2743 @smallexample
2744 #define foo (a,b)
2745 @exdent or
2746 #define bar(x) lose((x))
2747 @end smallexample
2748
2749 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2750 definition from being interpreted as an argument separator.
2751
2752 @end itemize
2753
2754 @node Newlines in Arguments
2755 @subsection Newlines in Arguments
2756 @cindex newlines in macro arguments
2757
2758 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2759 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2760 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2761 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2762 different to the line containing the argument causing the problem.
2763
2764 Here is an example illustrating this:
2765
2766 @smallexample
2767 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2768
2769 ignore_second_arg (foo (),
2770                    ignored (),
2771                    syntax error);
2772 @end smallexample
2773
2774 @noindent
2775 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2776 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2777 even though the problematic code comes from line five.
2778
2779 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2780
2781 @node Conditionals
2782 @chapter Conditionals
2783 @cindex conditionals
2784
2785 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2786 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2787 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2788 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2789 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2790
2791 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2792 statement in C, but it is important to understand the difference between
2793 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2794 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2795 behave differently from run to run, depending on the data it is
2796 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2797 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2798 code to be included in the program depending on the situation at the
2799 time of compilation.
2800
2801 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2802 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2803 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2804 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2805 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2806 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2807 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2808 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2809 remains syntactically valid when it is not to be used.
2810
2811 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2812 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2813
2814 @menu
2815 * Conditional Uses::
2816 * Conditional Syntax::
2817 * Deleted Code::
2818 @end menu
2819
2820 @node Conditional Uses
2821 @section Conditional Uses
2822
2823 There are three general reasons to use a conditional.
2824
2825 @itemize @bullet
2826 @item
2827 A program may need to use different code depending on the machine or
2828 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2829 operating system may be erroneous on another operating system; for
2830 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2831 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2832 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2833 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2834 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2835
2836 @item
2837 You may want to be able to compile the same source file into two
2838 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2839 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2840 those data for debugging, and the other not.
2841
2842 @item
2843 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2844 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2845 @end itemize
2846
2847 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2848 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2849 conditionals.
2850
2851 @node Conditional Syntax
2852 @section Conditional Syntax
2853
2854 @findex #if
2855 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2856 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2857
2858 @menu
2859 * Ifdef::
2860 * If::
2861 * Defined::
2862 * Else::
2863 * Elif::
2864 @end menu
2865
2866 @node Ifdef
2867 @subsection Ifdef
2868 @findex #ifdef
2869 @findex #endif
2870
2871 The simplest sort of conditional is
2872
2873 @smallexample
2874 @group
2875 #ifdef @var{MACRO}
2876
2877 @var{controlled text}
2878
2879 #endif /* @var{MACRO} */
2880 @end group
2881 @end smallexample
2882
2883 @cindex conditional group
2884 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2885 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2886 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2887 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2888
2889 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2890 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2891 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2892 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2893 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2894 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2895 group in one file and end it in another.
2896
2897 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2898 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
2899 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
2900 that all comments and string literals inside a failing conditional group
2901 must still be properly ended.
2902
2903 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
2904 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
2905 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
2906 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
2907 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
2908 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
2909 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
2910
2911 @findex #ifndef
2912 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
2913 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
2914 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
2915 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
2916
2917 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
2918 Here are some samples.
2919
2920 @itemize @bullet
2921 @item
2922 Some macros are predefined on each kind of machine
2923 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
2924 code specially tuned for a particular machine.
2925
2926 @item
2927 System header files define more macros, associated with the features
2928 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
2929 using a system feature on a machine where it is not implemented.
2930
2931 @item
2932 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
2933 command line options when you compile the program.  You can arrange to
2934 compile the same source file into two different programs by choosing a
2935 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
2936 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
2937 state of the macro with command line options, perhaps set in the
2938 Makefile.  @xref{Invocation}.
2939
2940 @item
2941 Your program might have a special header file (often called
2942 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
2943 define or not define macros depending on the features of the system and
2944 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
2945 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
2946 @end itemize
2947
2948 @node If
2949 @subsection If
2950
2951 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
2952 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
2953
2954 @smallexample
2955 @group
2956 #if @var{expression}
2957
2958 @var{controlled text}
2959
2960 #endif /* @var{expression} */
2961 @end group
2962 @end smallexample
2963
2964 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
2965 restrictions.  It may contain
2966
2967 @itemize @bullet
2968 @item
2969 Integer constants.
2970
2971 @item
2972 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
2973 code.
2974
2975 @item
2976 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
2977 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
2978 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
2979 short-circuiting rules of standard C@.
2980
2981 @item
2982 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
2983 computation of the expression's value begins.
2984
2985 @item
2986 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
2987 are defined in the middle of an @samp{#if}.
2988
2989 @item
2990 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
2991 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
2992 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
2993 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
2994 function call parentheses are also treated as zero.
2995
2996 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
2997 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
2998 not a macro in an @samp{#if}.
2999 @end itemize
3000
3001 The preprocessor does not know anything about types in the language.
3002 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
3003 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
3004 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
3005 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
3006
3007 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
3008 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
3009 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
3010 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
3011 expression, and may give different results in some cases.  If the value
3012 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
3013 text} is included; otherwise it is skipped.
3014
3015 @node Defined
3016 @subsection Defined
3017
3018 @cindex @code{defined}
3019 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
3020 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
3021 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
3022 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
3023 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
3024 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
3025
3026 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
3027 existence at once.  For example,
3028
3029 @smallexample
3030 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
3031 @end smallexample
3032
3033 @noindent
3034 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
3035 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
3036
3037 Conditionals written like this:
3038
3039 @smallexample
3040 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
3041 @end smallexample
3042
3043 @noindent
3044 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
3045 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
3046 the value zero.
3047
3048 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
3049 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
3050 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
3051 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
3052 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
3053
3054 @node Else
3055 @subsection Else
3056
3057 @findex #else
3058 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
3059 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
3060 looks like:
3061
3062 @smallexample
3063 @group
3064 #if @var{expression}
3065 @var{text-if-true}
3066 #else /* Not @var{expression} */
3067 @var{text-if-false}
3068 #endif /* Not @var{expression} */
3069 @end group
3070 @end smallexample
3071
3072 @noindent
3073 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3074 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3075 opposite happens.
3076
3077 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3078
3079 @node Elif
3080 @subsection Elif
3081
3082 @findex #elif
3083 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3084 possible alternatives.  For example, you might have
3085
3086 @smallexample
3087 #if X == 1
3088 @dots{}
3089 #else /* X != 1 */
3090 #if X == 2
3091 @dots{}
3092 #else /* X != 2 */
3093 @dots{}
3094 #endif /* X != 2 */
3095 #endif /* X != 1 */
3096 @end smallexample
3097
3098 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3099 abbreviated as follows:
3100
3101 @smallexample
3102 #if X == 1
3103 @dots{}
3104 #elif X == 2
3105 @dots{}
3106 #else /* X != 2 and X != 1*/
3107 @dots{}
3108 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3109 @end smallexample
3110
3111 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3112 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3113 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3114 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3115 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3116 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3117
3118 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3119 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3120 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3121 @samp{#elif} directives within it have failed.
3122
3123 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3124 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3125
3126 @node Deleted Code
3127 @section Deleted Code
3128 @cindex commenting out code
3129
3130 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3131 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3132 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3133 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3134 syntax errors.
3135
3136 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3137 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3138 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3139 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3140 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3141
3142 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3143 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3144 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3145
3146 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3147 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3148 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3149 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3150 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3151 @samp{/*}.
3152
3153 @node Diagnostics
3154 @chapter Diagnostics
3155 @cindex diagnostic
3156 @cindex reporting errors
3157 @cindex reporting warnings
3158
3159 @findex #error
3160 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3161 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3162 are used as the error message.
3163
3164 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3165 combination of parameters which you know the program does not properly
3166 support.  For example, if you know that the program will not run
3167 properly on a VAX, you might write
3168
3169 @smallexample
3170 @group
3171 #ifdef __vax__
3172 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3173 #endif
3174 @end group
3175 @end smallexample
3176
3177 If you have several configuration parameters that must be set up by
3178 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3179 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3180
3181 @smallexample
3182 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3183 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3184 #endif
3185 @end smallexample
3186
3187 @findex #warning
3188 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3189 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3190 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3191
3192 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3193 directing the user to the header file which should be used instead.
3194
3195 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3196 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3197 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3198 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3199 problems with apostrophes and the like.
3200
3201 @node Line Control
3202 @chapter Line Control
3203 @cindex line control
3204
3205 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3206 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3207 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3208 reported as having appeared on the line of the source file where the
3209 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3210
3211 If you write a program which generates source code, such as the
3212 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3213 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3214 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3215 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3216 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3217 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3218
3219 @findex #line
3220 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3221 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3222 directive that specifies the original line number and source file name
3223 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3224 @samp{#line} has three variants:
3225
3226 @table @code
3227 @item #line @var{linenum}
3228 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3229 the line number which should be reported for the following line of
3230 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3231
3232 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3233 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3234 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3235 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3236 file it specifies, until something else happens to change that.
3237 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3238 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3239 @samp{#include}.
3240
3241 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3242 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3243 and most other compilers do.
3244
3245 @item #line @var{anything else}
3246 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3247 The result should match one of the above two forms.
3248 @end table
3249
3250 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3251 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3252 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3253 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3254 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3255
3256 @smallexample
3257 #line 1 "../src/gram.y"
3258 #include "gram.h"
3259 @end smallexample
3260
3261 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3262 chain; the directory containing the physical source file would not be
3263 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3264 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3265
3266 We made this change because the old behavior caused problems when
3267 generated source files were transported between machines.  For instance,
3268 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3269 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3270 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3271 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3272 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3273 build is likely to fail.
3274
3275 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3276 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3277 which would be visible searching from the directory containing the
3278 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3279 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3280 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3281 files, which is difficult and error-prone.
3282
3283 @node Pragmas
3284 @chapter Pragmas
3285
3286 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3287 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3288 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3289 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3290 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3291
3292 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3293 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3294 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3295 entire translation unit or source file.
3296
3297 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3298 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3299 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3300 recognized by previous versions are still recognized without the
3301 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3302 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3303 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3304
3305 @cindex @code{_Pragma}
3306 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3307 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3308 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3309 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3310 in a macro.
3311
3312 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3313 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3314 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3315 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3316 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3317 @samp{#pragma} directive.  For example,
3318
3319 @smallexample
3320 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3321 @end smallexample
3322
3323 @noindent
3324 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3325 same effect could be achieved using macros, for example
3326
3327 @smallexample
3328 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3329 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3330 @end smallexample
3331
3332 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3333 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3334 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3335 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3336 its own.
3337
3338 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3339 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3340 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3341
3342 @ftable @code
3343 @item #pragma GCC dependency
3344 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3345 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3346 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3347 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3348 other file is searched for using the normal include search path.
3349 Optional trailing text can be used to give more information in the
3350 warning message.
3351
3352 @smallexample
3353 #pragma GCC dependency "parse.y"
3354 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3355 @end smallexample
3356
3357 @item #pragma GCC poison
3358 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3359 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3360 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3361 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3362 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3363 after the directive, it is a hard error.  For example,
3364
3365 @smallexample
3366 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3367 sprintf(some_string, "hello");
3368 @end smallexample
3369
3370 @noindent
3371 will produce an error.
3372
3373 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3374 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3375 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3376 about system headers defining macros that use it.
3377
3378 For example,
3379
3380 @smallexample
3381 #define strrchr rindex
3382 #pragma GCC poison rindex
3383 strrchr(some_string, 'h');
3384 @end smallexample
3385
3386 @noindent
3387 will not produce an error.
3388
3389 @item #pragma GCC system_header
3390 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3391 current file to be treated as if it came from a system header.
3392 @xref{System Headers}.
3393
3394 @end ftable
3395
3396 @node Other Directives
3397 @chapter Other Directives
3398
3399 @findex #ident
3400 @findex #sccs
3401 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3402 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3403 the object file.  On other systems, the directive is ignored.  The
3404 @samp{#sccs} directive is a synonym for @samp{#ident}.
3405
3406 These directives are not part of the C standard, but they are not
3407 official GNU extensions either.  What historical information we have
3408 been able to find, suggests they originated with System V@.
3409
3410 @cindex null directive
3411 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3412 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3413 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3414 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3415 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3416 produce no output, rather than a line of output containing just a
3417 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3418
3419 @node Preprocessor Output
3420 @chapter Preprocessor Output
3421
3422 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3423 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3424 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3425 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3426 textual output.
3427 @c FIXME: Document the library interface.
3428
3429 @cindex output format
3430 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3431 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3432 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3433 discarded.
3434
3435 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3436 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3437 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3438 to become a single space, with the exception that the first token on a
3439 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3440 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3441 original source file.  This is so the output is easy to read.
3442 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3443 whitespace where there was none in the original source, except where
3444 necessary to prevent an accidental token paste.
3445
3446 @cindex linemarkers
3447 Source file name and line number information is conveyed by lines
3448 of the form
3449
3450 @smallexample
3451 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3452 @end smallexample
3453
3454 @noindent
3455 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3456 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3457 that the following line originated in file @var{filename} at line
3458 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3459 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3460
3461 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3462 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3463 separate them.  Here is what the flags mean:
3464
3465 @table @samp
3466 @item 1
3467 This indicates the start of a new file.
3468 @item 2
3469 This indicates returning to a file (after having included another file).
3470 @item 3
3471 This indicates that the following text comes from a system header file,
3472 so certain warnings should be suppressed.
3473 @item 4
3474 This indicates that the following text should be treated as being
3475 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3476 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3477 @end table
3478
3479 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3480 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3481 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3482 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3483 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3484
3485 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3486 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3487 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3488 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3489 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3490 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3491 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3492 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3493 the directive name.
3494
3495 @node Traditional Mode
3496 @chapter Traditional Mode
3497
3498 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3499 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3500 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3501 preprocessor.
3502
3503 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3504 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3505 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3506
3507 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3508 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3509 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3510 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3511 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3512 that actually matter.
3513
3514 @menu
3515 * Traditional lexical analysis::
3516 * Traditional macros::
3517 * Traditional miscellany::
3518 * Traditional warnings::
3519 @end menu
3520
3521 @node Traditional lexical analysis
3522 @section Traditional lexical analysis
3523
3524 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3525 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3526 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3527
3528 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3529 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3530 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3531 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3532 do this.
3533
3534 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3535 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3536 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3537
3538 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3539 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3540 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3541 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3542 directive.
3543
3544 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3545 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3546 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3547 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3548 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3549 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3550
3551 @smallexample
3552 #if foo/**/bar
3553 @end smallexample
3554
3555 @noindent
3556 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3557 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3558 directive is equivalent to
3559
3560 @smallexample
3561 #if foo bar
3562 @end smallexample
3563
3564 @noindent
3565 rather than
3566
3567 @smallexample
3568 #if foobar
3569 @end smallexample
3570
3571 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3572 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3573 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3574 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3575 you will get a syntax error.
3576
3577 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3578 require matching quotes.  For example:
3579
3580 @smallexample
3581 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3582 "/* This is not a comment.  */
3583 /* @r{This is a comment.  The following #include directive
3584    is ill-formed.}  */
3585 #include <stdio.h
3586 @end smallexample
3587
3588 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3589 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3590
3591 @node Traditional macros
3592 @section Traditional macros
3593
3594 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3595 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3596 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3597 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3598 whitespace.
3599
3600 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3601 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}).  An
3602 unclosed string or character constant continues into the text
3603 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3604 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3605 produce a single token.
3606
3607 Normally comments are removed from the replacement text after the
3608 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3609 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3610 implementation removes comments even before saving the macro
3611 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3612 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3613
3614 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3615 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3616 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3617 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3618 macro replacement, do not expand.
3619
3620 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3621 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3622 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3623 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3624 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3625 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3626 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3627 offending macro invocation.
3628
3629 @smallexample
3630 #define PLUS +
3631 #define INC(x) PLUS+x
3632 INC(foo);
3633      @expansion{} ++foo;
3634 @end smallexample
3635
3636 Function-like macros are similar in form but quite different in
3637 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3638 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3639 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3640 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3641 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3642 closing quote is treated like any other character.  There is no
3643 facility for handling variadic macros.
3644
3645 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3646 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3647 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3648 whitespace.  In particular
3649
3650 @smallexample
3651 f( )
3652 @end smallexample
3653
3654 @noindent
3655 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3656 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3657 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3658 whitespace between the parentheses.
3659
3660 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3661 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3662 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3663
3664 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3665 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3666 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3667 example
3668
3669 @smallexample
3670 #define str(x) "x"
3671 str(/* @r{A comment} */some text )
3672      @expansion{} "some text "
3673 @end smallexample
3674
3675 @noindent
3676 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3677 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3678 pasting.
3679
3680 @smallexample
3681 #define suffix(x) foo_/**/x
3682 suffix(bar)
3683      @expansion{} foo_bar
3684 @end smallexample
3685
3686 @node Traditional miscellany
3687 @section Traditional miscellany
3688
3689 Here are some things to be aware of when using the traditional
3690 preprocessor.
3691
3692 @itemize @bullet
3693 @item
3694 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3695 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3696 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3697 follow the @samp{#}.
3698
3699 @item
3700 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3701 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3702 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3703 including extensions, with the exception that the effects of
3704 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3705
3706 @item
3707 __STDC__ is not defined.
3708
3709 @item
3710 If you use digraphs the behavior is undefined.
3711
3712 @item
3713 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3714 the behavior is undefined.
3715
3716 @end itemize
3717
3718 @node Traditional warnings
3719 @section Traditional warnings
3720 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3721 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3722 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3723 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3724 operators.
3725
3726 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3727
3728 @itemize @bullet
3729 @item
3730 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3731 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3732 but does not in ISO C@.
3733
3734 @item
3735 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3736 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3737 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3738 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3739 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3740 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3741 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3742 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3743 suggests avoiding it altogether.
3744
3745 @item
3746 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3747 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3748 that the macro is not expanded.
3749
3750 @item
3751 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3752
3753 @item
3754 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3755 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3756 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3757 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3758 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3759 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3760
3761 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3762 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3763 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3764 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3765 @end itemize
3766
3767 @node Implementation Details
3768 @chapter Implementation Details
3769
3770 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3771 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3772 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3773 change subtly in future implementations.
3774
3775 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3776 versions of CPP@.
3777
3778 @menu
3779 * Implementation-defined behavior::
3780 * Implementation limits::
3781 * Obsolete Features::
3782 * Differences from previous versions::
3783 @end menu
3784
3785 @node Implementation-defined behavior
3786 @section Implementation-defined behavior
3787 @cindex implementation-defined behavior
3788
3789 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3790 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3791 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3792 and stick to it.
3793 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3794
3795 @itemize @bullet
3796 @need 1000
3797 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3798 execution character set.
3799
3800 Currently, CPP requires its input to be ASCII or UTF-8.  The execution
3801 character set may be controlled by the user, with the
3802 @option{-fexec-charset} and @option{-fwide-exec-charset} options.
3803
3804 @item Identifier characters.
3805 @anchor{Identifier characters}
3806
3807 The C and C++ standards allow identifiers to be composed of @samp{_}
3808 and the alphanumeric characters.  C++ and C99 also allow universal
3809 character names, and C99 further permits implementation-defined
3810 characters.  GCC currently only permits universal character names if
3811 @option{-fextended-identifiers} is used, because the implementation of
3812 universal character names in identifiers is experimental.
3813
3814 GCC allows the @samp{$} character in identifiers as an extension for
3815 most targets.  This is true regardless of the @option{std=} switch,
3816 since this extension cannot conflict with standards-conforming
3817 programs.  When preprocessing assembler, however, dollars are not
3818 identifier characters by default.
3819
3820 Currently the targets that by default do not permit @samp{$} are AVR,
3821 IP2K, MMIX, MIPS Irix 3, ARM aout, and PowerPC targets for the AIX and
3822 BeOS operating systems.
3823
3824 You can override the default with @option{-fdollars-in-identifiers} or
3825 @option{fno-dollars-in-identifiers}.  @xref{fdollars-in-identifiers}.
3826
3827 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3828
3829 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3830 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3831 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3832 same column as it did in the original source file.
3833
3834 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3835
3836 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3837 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3838 values they would have on the target machine.
3839
3840 The compiler values a multi-character character constant a character
3841 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3842 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3843 character truncated to the width of a target character.  The final
3844 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3845 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3846 change from versions 3.1 and earlier of GCC)@.  If there are more
3847 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3848 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3849 ignored.
3850
3851 For example, @code{'ab'} for a target with an 8-bit @code{char} would be
3852 interpreted as @w{@samp{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3853 'b')}}, and @code{'\234a'} as @w{@samp{(int) ((unsigned char) '\234' *
3854 256 + (unsigned char) 'a')}}.
3855
3856 @item Source file inclusion.
3857
3858 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3859 @ref{Include Operation}.
3860
3861 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3862 @samp{#include} directive.
3863
3864 @xref{Computed Includes}.
3865
3866 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3867 results in a standard pragma.
3868
3869 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3870 question does not arise.
3871
3872 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3873 pragmas.
3874
3875 @end itemize
3876
3877 @node Implementation limits
3878 @section Implementation limits
3879 @cindex implementation limits
3880
3881 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3882 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3883 and all the others known.  It is intended that there should be as few limits
3884 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3885 please report that as a bug.  @xref{Bugs, , Reporting Bugs, gcc, Using
3886 the GNU Compiler Collection (GCC)}.
3887
3888 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3889 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3890 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3891 therefore depend on many things, such as the size of other things
3892 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3893 consumed by other processes on the same computer, etc.
3894
3895 @itemize @bullet
3896
3897 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
3898
3899 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
3900 The standard requires at least 15 levels.
3901
3902 @item Nesting levels of conditional inclusion.
3903
3904 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
3905 available memory.
3906
3907 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
3908
3909 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
3910 conditional expressions, it is limited only by available memory.
3911
3912 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
3913
3914 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
3915 requires only that the first 63 be significant.
3916
3917 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
3918
3919 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
3920 by available memory.
3921
3922 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
3923
3924 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
3925 required by the standard is 127.
3926
3927 @item Number of characters on a logical source line.
3928
3929 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
3930 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
3931 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
3932
3933 @item Maximum size of a source file.
3934
3935 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
3936 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
3937 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
3938 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
3939 may not be a limitation.
3940
3941 @end itemize
3942
3943 @node Obsolete Features
3944 @section Obsolete Features
3945
3946 CPP has a number of features which are present mainly for
3947 compatibility with older programs.  We discourage their use in new code.
3948 In some cases, we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
3949
3950 @menu
3951 * Assertions::
3952 * Obsolete once-only headers::
3953 @end menu
3954
3955 @node Assertions
3956 @subsection Assertions
3957 @cindex assertions
3958
3959 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
3960 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
3961 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
3962 define them with preprocessing directives or command-line options.
3963
3964 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
3965 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
3966 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
3967 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
3968 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
3969 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
3970 all.
3971
3972 @cindex predicates
3973 An assertion looks like this:
3974
3975 @smallexample
3976 #@var{predicate} (@var{answer})
3977 @end smallexample
3978
3979 @noindent
3980 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
3981 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
3982 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
3983 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
3984 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
3985 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
3986 answer.
3987
3988 @cindex testing predicates
3989 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
3990 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
3991 asserted as an answer for @code{machine}.
3992
3993 @smallexample
3994 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
3995 @end smallexample
3996
3997 @noindent
3998 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
3999 omitting the answer in the conditional:
4000
4001 @smallexample
4002 #if #machine
4003 @end smallexample
4004
4005 @findex #assert
4006 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
4007 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
4008 identifies assertions in conditionals.
4009
4010 @smallexample
4011 #assert @var{predicate} (@var{answer})
4012 @end smallexample
4013
4014 @noindent
4015 You may make several assertions with the same predicate and different
4016 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
4017 same predicate.  All the answers for any given predicate are
4018 simultaneously true.
4019
4020 @cindex assertions, canceling
4021 @findex #unassert
4022 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
4023 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
4024 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
4025 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
4026 leaving out the answer:
4027
4028 @smallexample
4029 #unassert @var{predicate}
4030 @end smallexample
4031
4032 @noindent
4033 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
4034 no effect.
4035
4036 You can also make or cancel assertions using command line options.
4037 @xref{Invocation}.
4038
4039 @node Obsolete once-only headers
4040 @subsection Obsolete once-only headers
4041
4042 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
4043 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef},
4044 and we recommend you do not use them in new programs.
4045
4046 @findex #import
4047 In the Objective-C language, there is a variant of @samp{#include}
4048 called @samp{#import} which includes a file, but does so at most once.
4049 If you use @samp{#import} instead of @samp{#include}, then you don't
4050 need the conditionals inside the header file to prevent multiple
4051 inclusion of the contents.  GCC permits the use of @samp{#import} in C
4052 and C++ as well as Objective-C@.  However, it is not in standard C or C++
4053 and should therefore not be used by portable programs.
4054
4055 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
4056 a header file to know that it should only be included once.  It is much
4057 better for the header file's implementor to write the file so that users
4058 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
4059 this goal.
4060
4061 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
4062 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
4063 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
4064 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
4065
4066 Another way to prevent a header file from being included more than once
4067 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
4068 seen when scanning a header file, that file will never be read again, no
4069 matter what.
4070
4071 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
4072 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
4073 in a portable program.
4074
4075 @node Differences from previous versions
4076 @section Differences from previous versions
4077 @cindex differences from previous versions
4078
4079 This section details behavior which has changed from previous versions
4080 of CPP@.  We do not plan to change it again in the near future, but
4081 we do not promise not to, either.
4082
4083 The ``previous versions'' discussed here are 2.95 and before.  The
4084 behavior of GCC 3.0 is mostly the same as the behavior of the widely
4085 used 2.96 and 2.97 development snapshots.  Where there are differences,
4086 they generally represent bugs in the snapshots.
4087
4088 @itemize @bullet
4089
4090 @item -I- deprecated
4091
4092 This option has been deprecated in 4.0.  @option{-iquote} is meant to
4093 replace the need for this option.
4094
4095 @item Order of evaluation of @samp{#} and @samp{##} operators
4096
4097 The standard does not specify the order of evaluation of a chain of
4098 @samp{##} operators, nor whether @samp{#} is evaluated before, after, or
4099 at the same time as @samp{##}.  You should therefore not write any code
4100 which depends on any specific ordering.  It is possible to guarantee an
4101 ordering, if you need one, by suitable use of nested macros.
4102
4103 An example of where this might matter is pasting the arguments @samp{1},
4104 @samp{e} and @samp{-2}.  This would be fine for left-to-right pasting,
4105 but right-to-left pasting would produce an invalid token @samp{e-2}.
4106
4107 GCC 3.0 evaluates @samp{#} and @samp{##} at the same time and strictly
4108 left to right.  Older versions evaluated all @samp{#} operators first,
4109 then all @samp{##} operators, in an unreliable order.
4110
4111 @item The form of whitespace between tokens in preprocessor output
4112
4113 @xref{Preprocessor Output}, for the current textual format.  This is
4114 also the format used by stringification.  Normally, the preprocessor
4115 communicates tokens directly to the compiler's parser, and whitespace
4116 does not come up at all.
4117
4118 Older versions of GCC preserved all whitespace provided by the user and
4119 inserted lots more whitespace of their own, because they could not
4120 accurately predict when extra spaces were needed to prevent accidental
4121 token pasting.
4122
4123 @item Optional argument when invoking rest argument macros
4124
4125 As an extension, GCC permits you to omit the variable arguments entirely
4126 when you use a variable argument macro.  This is forbidden by the 1999 C
4127 standard, and will provoke a pedantic warning with GCC 3.0.  Previous
4128 versions accepted it silently.
4129
4130 @item @samp{##} swallowing preceding text in rest argument macros
4131
4132 Formerly, in a macro expansion, if @samp{##} appeared before a variable
4133 arguments parameter, and the set of tokens specified for that argument
4134 in the macro invocation was empty, previous versions of CPP would
4135 back up and remove the preceding sequence of non-whitespace characters
4136 (@strong{not} the preceding token).  This extension is in direct
4137 conflict with the 1999 C standard and has been drastically pared back.
4138
4139 In the current version of the preprocessor, if @samp{##} appears between
4140 a comma and a variable arguments parameter, and the variable argument is
4141 omitted entirely, the comma will be removed from the expansion.  If the
4142 variable argument is empty, or the token before @samp{##} is not a
4143 comma, then @samp{##} behaves as a normal token paste.
4144
4145 @item @samp{#line} and @samp{#include}
4146
4147 The @samp{#line} directive used to change GCC's notion of the
4148 ``directory containing the current file'', used by @samp{#include} with
4149 a double-quoted header file name.  In 3.0 and later, it does not.
4150 @xref{Line Control}, for further explanation.
4151
4152 @item Syntax of @samp{#line}
4153
4154 In GCC 2.95 and previous, the string constant argument to @samp{#line}
4155 was treated the same way as the argument to @samp{#include}: backslash
4156 escapes were not honored, and the string ended at the second @samp{"}.
4157 This is not compliant with the C standard.  In GCC 3.0, an attempt was
4158 made to correct the behavior, so that the string was treated as a real
4159 string constant, but it turned out to be buggy.  In 3.1, the bugs have
4160 been fixed.  (We are not fixing the bugs in 3.0 because they affect
4161 relatively few people and the fix is quite invasive.)
4162
4163 @end itemize
4164
4165 @node Invocation
4166 @chapter Invocation
4167 @cindex invocation
4168 @cindex command line
4169
4170 Most often when you use the C preprocessor you will not have to invoke it
4171 explicitly: the C compiler will do so automatically.  However, the
4172 preprocessor is sometimes useful on its own.  All the options listed
4173 here are also acceptable to the C compiler and have the same meaning,
4174 except that the C compiler has different rules for specifying the output
4175 file.
4176
4177 @emph{Note:} Whether you use the preprocessor by way of @command{gcc}
4178 or @command{cpp}, the @dfn{compiler driver} is run first.  This
4179 program's purpose is to translate your command into invocations of the
4180 programs that do the actual work.  Their command line interfaces are
4181 similar but not identical to the documented interface, and may change
4182 without notice.
4183
4184 @ignore
4185 @c man begin SYNOPSIS
4186 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4187     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-iquote}@var{dir}@dots{}]
4188     [@option{-W}@var{warn}@dots{}]
4189     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4190     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}]
4191     [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4192     [@option{-P}] [@option{-fno-working-directory}]
4193     [@option{-x} @var{language}] [@option{-std=}@var{standard}]
4194     @var{infile} @var{outfile}
4195
4196 Only the most useful options are listed here; see below for the remainder.
4197 @c man end
4198 @c man begin SEEALSO
4199 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4200 gcc(1), as(1), ld(1), and the Info entries for @file{cpp}, @file{gcc}, and
4201 @file{binutils}.
4202 @c man end
4203 @end ignore
4204
4205 @c man begin OPTIONS
4206 The C preprocessor expects two file names as arguments, @var{infile} and
4207 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4208 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4209 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4210
4211 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4212 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4213 means to write to standard output.  Also, if either file is omitted, it
4214 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4215
4216 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4217 which take an argument may have that argument appear either immediately
4218 after the option, or with a space between option and argument:
4219 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4220
4221 @cindex grouping options
4222 @cindex options, grouping
4223 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4224 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4225 @w{@samp{-d -M}}.
4226
4227 @cindex options
4228 @include cppopts.texi
4229 @c man end
4230
4231 @node Environment Variables
4232 @chapter Environment Variables
4233 @cindex environment variables
4234 @c man begin ENVIRONMENT
4235
4236 This section describes the environment variables that affect how CPP
4237 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4238 when searching for include files, or to control dependency output.
4239
4240 Note that you can also specify places to search using options such as
4241 @option{-I}, and control dependency output with options like
4242 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4243 environment variables, which in turn take precedence over the
4244 configuration of GCC@.
4245
4246 @include cppenv.texi
4247 @c man end
4248
4249 @page
4250 @include fdl.texi
4251
4252 @page
4253 @node Index of Directives
4254 @unnumbered Index of Directives
4255 @printindex fn
4256
4257 @node Option Index
4258 @unnumbered Option Index
4259 @noindent
4260 CPP's command line options and environment variables are indexed here
4261 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4262 @printindex op
4263
4264 @page
4265 @node Concept Index
4266 @unnumbered Concept Index
4267 @printindex cp
4268
4269 @bye