OSDN Git Service

2001-12-14 Roger Sayle <roger@eyesopen.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / extend.texi
1 @c Copyright (C) 1988,1989,1992,1993,1994,1996,1998,1999,2000,2001 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
4
5 @node C Implementation
6 @chapter C Implementation-defined behavior
7 @cindex implementation-defined behavior, C language
8
9 A conforming implementation of ISO C is required to document its
10 choice of behavior in each of the areas that are designated
11 ``implementation defined.''  The following lists all such areas,
12 along with the section number from the ISO/IEC 9899:1999 standard.
13
14 @menu
15 * Translation implementation::
16 * Environment implementation::
17 * Identifiers implementation::
18 * Characters implementation::
19 * Integers implementation::
20 * Floating point implementation::
21 * Arrays and pointers implementation::
22 * Hints implementation::
23 * Structures unions enumerations and bit-fields implementation::
24 * Qualifiers implementation::
25 * Preprocessing directives implementation::
26 * Library functions implementation::
27 * Architecture implementation::
28 * Locale-specific behavior implementation::
29 @end menu
30
31 @node Translation implementation
32 @section Translation
33
34 @itemize @bullet
35 @item
36 @cite{How a diagnostic is identified (3.10, 5.1.1.3).}
37
38 @item
39 @cite{Whether each nonempty sequence of white-space characters other than
40 new-line is retained or replaced by one space character in translation
41 phase 3 (5.1.1.2).}
42 @end itemize
43
44 @node Environment implementation
45 @section Environment
46
47 The behavior of these points are dependent on the implementation
48 of the C library, and are not defined by GCC itself.
49
50 @node Identifiers implementation
51 @section Identifiers
52
53 @itemize @bullet
54 @item
55 @cite{Which additional multibyte characters may appear in identifiers
56 and their correspondence to universal character names (6.4.2).}
57
58 @item
59 @cite{The number of significant initial characters in an identifier
60 (5.2.4.1, 6.4.2).}
61 @end itemize
62
63 @node Characters implementation
64 @section Characters
65
66 @itemize @bullet
67 @item
68 @cite{The number of bits in a byte (3.6).}
69
70 @item
71 @cite{The values of the members of the execution character set (5.2.1).}
72
73 @item
74 @cite{The unique value of the member of the execution character set produced
75 for each of the standard alphabetic escape sequences (5.2.2).}
76
77 @item
78 @cite{The value of a @code{char} object into which has been stored any
79 character other than a member of the basic execution character set (6.2.5).}
80
81 @item
82 @cite{Which of @code{signed char} or @code{unsigned char} has the same range,
83 representation, and behavior as ``plain'' @code{char} (6.2.5, 6.3.1.1).}
84
85 @item
86 @cite{The mapping of members of the source character set (in character
87 constants and string literals) to members of the execution character
88 set (6.4.4.4, 5.1.1.2).}
89
90 @item
91 @cite{The value of an integer character constant containing more than one
92 character or containing a character or escape sequence that does not map
93 to a single-byte execution character (6.4.4.4).}
94
95 @item
96 @cite{The value of a wide character constant containing more than one
97 multibyte character, or containing a multibyte character or escape
98 sequence not represented in the extended execution character set (6.4.4.4).}
99
100 @item
101 @cite{The current locale used to convert a wide character constant consisting
102 of a single multibyte character that maps to a member of the extended
103 execution character set into a corresponding wide character code (6.4.4.4).}
104
105 @item
106 @cite{The current locale used to convert a wide string literal into
107 corresponding wide character codes (6.4.5).}
108
109 @item
110 @cite{The value of a string literal containing a multibyte character or escape
111 sequence not represented in the execution character set (6.4.5).}
112 @end itemize
113
114 @node Integers implementation
115 @section Integers
116
117 @itemize @bullet
118 @item
119 @cite{Any extended integer types that exist in the implementation (6.2.5).}
120
121 @item
122 @cite{Whether signed integer types are represented using sign and magnitude,
123 two's complement, or one's complement, and whether the extraordinary value
124 is a trap representation or an ordinary value (6.2.6.2).}
125
126 @item
127 @cite{The rank of any extended integer type relative to another extended
128 integer type with the same precision (6.3.1.1).}
129
130 @item
131 @cite{The result of, or the signal raised by, converting an integer to a
132 signed integer type when the value cannot be represented in an object of
133 that type (6.3.1.3).}
134
135 @item
136 @cite{The results of some bitwise operations on signed integers (6.5).}
137 @end itemize
138
139 @node Floating point implementation
140 @section Floating point
141
142 @itemize @bullet
143 @item
144 @cite{The accuracy of the floating-point operations and of the library
145 functions in @code{<math.h>} and @code{<complex.h>} that return floating-point
146 results (5.2.4.2.2).}
147
148 @item
149 @cite{The rounding behaviors characterized by non-standard values
150 of @code{FLT_ROUNDS} @gol
151 (5.2.4.2.2).}
152
153 @item
154 @cite{The evaluation methods characterized by non-standard negative
155 values of @code{FLT_EVAL_METHOD} (5.2.4.2.2).}
156
157 @item
158 @cite{The direction of rounding when an integer is converted to a
159 floating-point number that cannot exactly represent the original
160 value (6.3.1.4).}
161
162 @item
163 @cite{The direction of rounding when a floating-point number is
164 converted to a narrower floating-point number (6.3.1.5).}
165
166 @item
167 @cite{How the nearest representable value or the larger or smaller
168 representable value immediately adjacent to the nearest representable
169 value is chosen for certain floating constants (6.4.4.2).}
170
171 @item
172 @cite{Whether and how floating expressions are contracted when not
173 disallowed by the @code{FP_CONTRACT} pragma (6.5).}
174
175 @item
176 @cite{The default state for the @code{FENV_ACCESS} pragma (7.6.1).}
177
178 @item
179 @cite{Additional floating-point exceptions, rounding modes, environments,
180 and classifications, and their macro names (7.6, 7.12).}
181
182 @item
183 @cite{The default state for the @code{FP_CONTRACT} pragma (7.12.2).}
184
185 @item
186 @cite{Whether the ``inexact'' floating-point exception can be raised
187 when the rounded result actually does equal the mathematical result
188 in an IEC 60559 conformant implementation (F.9).}
189
190 @item
191 @cite{Whether the ``underflow'' (and ``inexact'') floating-point
192 exception can be raised when a result is tiny but not inexact in an
193 IEC 60559 conformant implementation (F.9).}
194
195 @end itemize
196
197 @node Arrays and pointers implementation
198 @section Arrays and pointers
199
200 @itemize @bullet
201 @item
202 @cite{The result of converting a pointer to an integer or
203 vice versa (6.3.2.3).}
204
205 A cast from pointer to integer discards most-significant bits if the
206 pointer representation is larger than the integer type,
207 sign-extends@footnote{Future versions of GCC may zero-extend, or use
208 a target-defined @code{ptr_extend} pattern.  Do not rely on sign extension.}
209 if the pointer representation is smaller than the integer type, otherwise
210 the bits are unchanged.
211 @c ??? We've always claimed that pointers were unsigned entities.
212 @c Shouldn't we therefore be doing zero-extension?  If so, the bug
213 @c is in convert_to_integer, where we call type_for_size and request
214 @c a signed integral type.  On the other hand, it might be most useful
215 @c for the target if we extend according to POINTERS_EXTEND_UNSIGNED.
216
217 A cast from integer to pointer discards most-significant bits if the
218 pointer representation is smaller than the integer type, extends according
219 to the signedness of the integer type if the pointer representation
220 is larger than the integer type, otherwise the bits are unchanged.
221
222 When casting from pointer to integer and back again, the resulting
223 pointer must reference the same object as the original pointer, otherwise
224 the behavior is undefined.  That is, one may not use integer arithmetic to
225 avoid the undefined behavior of pointer arithmetic as proscribed in 6.5.6/8.
226
227 @item
228 @cite{The size of the result of subtracting two pointers to elements
229 of the same array (6.5.6).}
230
231 @end itemize
232
233 @node Hints implementation
234 @section Hints
235
236 @itemize @bullet
237 @item
238 @cite{The extent to which suggestions made by using the @code{register}
239 storage-class specifier are effective (6.7.1).}
240
241 @item
242 @cite{The extent to which suggestions made by using the inline function
243 specifier are effective (6.7.4).}
244
245 @end itemize
246
247 @node Structures unions enumerations and bit-fields implementation
248 @section Structures, unions, enumerations, and bit-fields
249
250 @itemize @bullet
251 @item
252 @cite{Whether a ``plain'' int bit-field is treated as a @code{signed int}
253 bit-field or as an @code{unsigned int} bit-field (6.7.2, 6.7.2.1).}
254
255 @item
256 @cite{Allowable bit-field types other than @code{_Bool}, @code{signed int},
257 and @code{unsigned int} (6.7.2.1).}
258
259 @item
260 @cite{Whether a bit-field can straddle a storage-unit boundary (6.7.2.1).}
261
262 @item
263 @cite{The order of allocation of bit-fields within a unit (6.7.2.1).}
264
265 @item
266 @cite{The alignment of non-bit-field members of structures (6.7.2.1).}
267
268 @item
269 @cite{The integer type compatible with each enumerated type (6.7.2.2).}
270
271 @end itemize
272
273 @node Qualifiers implementation
274 @section Qualifiers
275
276 @itemize @bullet
277 @item
278 @cite{What constitutes an access to an object that has volatile-qualified
279 type (6.7.3).}
280
281 @end itemize
282
283 @node Preprocessing directives implementation
284 @section Preprocessing directives
285
286 @itemize @bullet
287 @item
288 @cite{How sequences in both forms of header names are mapped to headers
289 or external source file names (6.4.7).}
290
291 @item
292 @cite{Whether the value of a character constant in a constant expression
293 that controls conditional inclusion matches the value of the same character
294 constant in the execution character set (6.10.1).}
295
296 @item
297 @cite{Whether the value of a single-character character constant in a
298 constant expression that controls conditional inclusion may have a
299 negative value (6.10.1).}
300
301 @item
302 @cite{The places that are searched for an included @samp{<>} delimited
303 header, and how the places are specified or the header is
304 identified (6.10.2).}
305
306 @item
307 @cite{How the named source file is searched for in an included @samp{""}
308 delimited header (6.10.2).}
309
310 @item
311 @cite{The method by which preprocessing tokens (possibly resulting from
312 macro expansion) in a @code{#include} directive are combined into a header
313 name (6.10.2).}
314
315 @item
316 @cite{The nesting limit for @code{#include} processing (6.10.2).}
317
318 @item
319 @cite{Whether the @samp{#} operator inserts a @samp{\} character before
320 the @samp{\} character that begins a universal character name in a
321 character constant or string literal (6.10.3.2).}
322
323 @item
324 @cite{The behavior on each recognized non-@code{STDC #pragma}
325 directive (6.10.6).}
326
327 @item
328 @cite{The definitions for @code{__DATE__} and @code{__TIME__} when
329 respectively, the date and time of translation are not available (6.10.8).}
330
331 @end itemize
332
333 @node Library functions implementation
334 @section Library functions
335
336 The behavior of these points are dependent on the implementation
337 of the C library, and are not defined by GCC itself.
338
339 @node Architecture implementation
340 @section Architecture
341
342 @itemize @bullet
343 @item
344 @cite{The values or expressions assigned to the macros specified in the
345 headers @code{<float.h>}, @code{<limits.h>}, and @code{<stdint.h>}
346 (5.2.4.2, 7.18.2, 7.18.3).}
347
348 @item
349 @cite{The number, order, and encoding of bytes in any object
350 (when not explicitly specified in this International Standard) (6.2.6.1).}
351
352 @item
353 @cite{The value of the result of the sizeof operator (6.5.3.4).}
354
355 @end itemize
356
357 @node Locale-specific behavior implementation
358 @section Locale-specific behavior
359
360 The behavior of these points are dependent on the implementation
361 of the C library, and are not defined by GCC itself.
362
363 @node C Extensions
364 @chapter Extensions to the C Language Family
365 @cindex extensions, C language
366 @cindex C language extensions
367
368 @opindex pedantic
369 GNU C provides several language features not found in ISO standard C@.
370 (The @option{-pedantic} option directs GCC to print a warning message if
371 any of these features is used.)  To test for the availability of these
372 features in conditional compilation, check for a predefined macro
373 @code{__GNUC__}, which is always defined under GCC@.
374
375 These extensions are available in C and Objective-C@.  Most of them are
376 also available in C++.  @xref{C++ Extensions,,Extensions to the
377 C++ Language}, for extensions that apply @emph{only} to C++.
378
379 Some features that are in ISO C99 but not C89 or C++ are also, as
380 extensions, accepted by GCC in C89 mode and in C++.
381
382 @c The only difference between the two versions of this menu is that the
383 @c version for clear INTERNALS has an extra node, "Constraints" (which
384 @c appears in a separate chapter in the other version of the manual).
385 @ifset INTERNALS
386 @menu
387 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
388 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
389 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
390 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
391 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
392 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
393 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
394 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
395 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
396 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
397 * Complex::             Data types for complex numbers.
398 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
399 * Zero Length::         Zero-length arrays.
400 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
401 * Variadic Macros::     Macros with a variable number of arguments.
402 * Escaped Newlines::    Slightly looser rules for escaped newlines.
403 * Multi-line Strings::  String literals with embedded newlines.
404 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
405 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
406 * Initializers::        Non-constant initializers.
407 * Compound Literals::   Compound literals give structures, unions
408                          or arrays as values.
409 * Designated Inits::    Labeling elements of initializers.
410 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
411 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
412 * Mixed Declarations::  Mixing declarations and code.
413 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
414                          or that they can never return.
415 * Attribute Syntax::    Formal syntax for attributes.
416 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
417 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
418 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
419 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
420 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
421 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
422 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
423 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
424 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
425                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
426 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
427 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
428 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
429 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
430 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
431                          function.
432 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
433 * Vector Extensions::   Using vector instructions through built-in functions.
434 * Other Builtins::      Other built-in functions.
435 * Pragmas::             Pragmas accepted by GCC.
436 * Unnamed Fields::      Unnamed struct/union fields within structs/unions.
437 @end menu
438 @end ifset
439 @ifclear INTERNALS
440 @menu
441 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
442 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
443 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
444 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
445 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
446 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
447 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
448 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
449 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
450 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
451 * Complex::             Data types for complex numbers.
452 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
453 * Zero Length::         Zero-length arrays.
454 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
455 * Variadic Macros::     Macros with a variable number of arguments.
456 * Escaped Newlines::    Slightly looser rules for escaped newlines.
457 * Multi-line Strings::  String literals with embedded newlines.
458 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
459 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
460 * Initializers::        Non-constant initializers.
461 * Compound Literals::   Compound literals give structures, unions
462                          or arrays as values.
463 * Designated Inits::    Labeling elements of initializers.
464 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
465 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
466 * Mixed Declarations::  Mixing declarations and code.
467 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
468                          or that they can never return.
469 * Attribute Syntax::    Formal syntax for attributes.
470 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
471 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
472 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
473 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
474 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
475 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
476 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
477 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
478 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
479                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
480 * Constraints::         Constraints for asm operands
481 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
482 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
483 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
484 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
485 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
486                          function.
487 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
488 * Vector Extensions::   Using vector instructions through built-in functions.
489 * Other Builtins::      Other built-in functions.
490 * Pragmas::             Pragmas accepted by GCC.
491 @end menu
492 @end ifclear
493
494 @node Statement Exprs
495 @section Statements and Declarations in Expressions
496 @cindex statements inside expressions
497 @cindex declarations inside expressions
498 @cindex expressions containing statements
499 @cindex macros, statements in expressions
500
501 @c the above section title wrapped and causes an underfull hbox.. i
502 @c changed it from "within" to "in". --mew 4feb93
503
504 A compound statement enclosed in parentheses may appear as an expression
505 in GNU C@.  This allows you to use loops, switches, and local variables
506 within an expression.
507
508 Recall that a compound statement is a sequence of statements surrounded
509 by braces; in this construct, parentheses go around the braces.  For
510 example:
511
512 @example
513 (@{ int y = foo (); int z;
514    if (y > 0) z = y;
515    else z = - y;
516    z; @})
517 @end example
518
519 @noindent
520 is a valid (though slightly more complex than necessary) expression
521 for the absolute value of @code{foo ()}.
522
523 The last thing in the compound statement should be an expression
524 followed by a semicolon; the value of this subexpression serves as the
525 value of the entire construct.  (If you use some other kind of statement
526 last within the braces, the construct has type @code{void}, and thus
527 effectively no value.)
528
529 This feature is especially useful in making macro definitions ``safe'' (so
530 that they evaluate each operand exactly once).  For example, the
531 ``maximum'' function is commonly defined as a macro in standard C as
532 follows:
533
534 @example
535 #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
536 @end example
537
538 @noindent
539 @cindex side effects, macro argument
540 But this definition computes either @var{a} or @var{b} twice, with bad
541 results if the operand has side effects.  In GNU C, if you know the
542 type of the operands (here let's assume @code{int}), you can define
543 the macro safely as follows:
544
545 @example
546 #define maxint(a,b) \
547   (@{int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; @})
548 @end example
549
550 Embedded statements are not allowed in constant expressions, such as
551 the value of an enumeration constant, the width of a bit-field, or
552 the initial value of a static variable.
553
554 If you don't know the type of the operand, you can still do this, but you
555 must use @code{typeof} (@pxref{Typeof}) or type naming (@pxref{Naming
556 Types}).
557
558 Statement expressions are not supported fully in G++, and their fate
559 there is unclear.  (It is possible that they will become fully supported
560 at some point, or that they will be deprecated, or that the bugs that
561 are present will continue to exist indefinitely.)  Presently, statement
562 expressions do not work well as default arguments.
563
564 In addition, there are semantic issues with statement-expressions in
565 C++.  If you try to use statement-expressions instead of inline
566 functions in C++, you may be surprised at the way object destruction is
567 handled.  For example:
568
569 @example
570 #define foo(a)  (@{int b = (a); b + 3; @})
571 @end example
572
573 @noindent
574 does not work the same way as:
575
576 @example
577 inline int foo(int a) @{ int b = a; return b + 3; @}
578 @end example
579
580 @noindent
581 In particular, if the expression passed into @code{foo} involves the
582 creation of temporaries, the destructors for those temporaries will be
583 run earlier in the case of the macro than in the case of the function.
584
585 These considerations mean that it is probably a bad idea to use
586 statement-expressions of this form in header files that are designed to
587 work with C++.  (Note that some versions of the GNU C Library contained
588 header files using statement-expression that lead to precisely this
589 bug.)
590
591 @node Local Labels
592 @section Locally Declared Labels
593 @cindex local labels
594 @cindex macros, local labels
595
596 Each statement expression is a scope in which @dfn{local labels} can be
597 declared.  A local label is simply an identifier; you can jump to it
598 with an ordinary @code{goto} statement, but only from within the
599 statement expression it belongs to.
600
601 A local label declaration looks like this:
602
603 @example
604 __label__ @var{label};
605 @end example
606
607 @noindent
608 or
609
610 @example
611 __label__ @var{label1}, @var{label2}, @dots{};
612 @end example
613
614 Local label declarations must come at the beginning of the statement
615 expression, right after the @samp{(@{}, before any ordinary
616 declarations.
617
618 The label declaration defines the label @emph{name}, but does not define
619 the label itself.  You must do this in the usual way, with
620 @code{@var{label}:}, within the statements of the statement expression.
621
622 The local label feature is useful because statement expressions are
623 often used in macros.  If the macro contains nested loops, a @code{goto}
624 can be useful for breaking out of them.  However, an ordinary label
625 whose scope is the whole function cannot be used: if the macro can be
626 expanded several times in one function, the label will be multiply
627 defined in that function.  A local label avoids this problem.  For
628 example:
629
630 @example
631 #define SEARCH(array, target)                     \
632 (@{                                                \
633   __label__ found;                                \
634   typeof (target) _SEARCH_target = (target);      \
635   typeof (*(array)) *_SEARCH_array = (array);     \
636   int i, j;                                       \
637   int value;                                      \
638   for (i = 0; i < max; i++)                       \
639     for (j = 0; j < max; j++)                     \
640       if (_SEARCH_array[i][j] == _SEARCH_target)  \
641         @{ value = i; goto found; @}                \
642   value = -1;                                     \
643  found:                                           \
644   value;                                          \
645 @})
646 @end example
647
648 @node Labels as Values
649 @section Labels as Values
650 @cindex labels as values
651 @cindex computed gotos
652 @cindex goto with computed label
653 @cindex address of a label
654
655 You can get the address of a label defined in the current function
656 (or a containing function) with the unary operator @samp{&&}.  The
657 value has type @code{void *}.  This value is a constant and can be used
658 wherever a constant of that type is valid.  For example:
659
660 @example
661 void *ptr;
662 @dots{}
663 ptr = &&foo;
664 @end example
665
666 To use these values, you need to be able to jump to one.  This is done
667 with the computed goto statement@footnote{The analogous feature in
668 Fortran is called an assigned goto, but that name seems inappropriate in
669 C, where one can do more than simply store label addresses in label
670 variables.}, @code{goto *@var{exp};}.  For example,
671
672 @example
673 goto *ptr;
674 @end example
675
676 @noindent
677 Any expression of type @code{void *} is allowed.
678
679 One way of using these constants is in initializing a static array that
680 will serve as a jump table:
681
682 @example
683 static void *array[] = @{ &&foo, &&bar, &&hack @};
684 @end example
685
686 Then you can select a label with indexing, like this:
687
688 @example
689 goto *array[i];
690 @end example
691
692 @noindent
693 Note that this does not check whether the subscript is in bounds---array
694 indexing in C never does that.
695
696 Such an array of label values serves a purpose much like that of the
697 @code{switch} statement.  The @code{switch} statement is cleaner, so
698 use that rather than an array unless the problem does not fit a
699 @code{switch} statement very well.
700
701 Another use of label values is in an interpreter for threaded code.
702 The labels within the interpreter function can be stored in the
703 threaded code for super-fast dispatching.
704
705 You may not use this mechanism to jump to code in a different function.
706 If you do that, totally unpredictable things will happen.  The best way to
707 avoid this is to store the label address only in automatic variables and
708 never pass it as an argument.
709
710 An alternate way to write the above example is
711
712 @example
713 static const int array[] = @{ &&foo - &&foo, &&bar - &&foo,
714                              &&hack - &&foo @};
715 goto *(&&foo + array[i]);
716 @end example
717
718 @noindent
719 This is more friendly to code living in shared libraries, as it reduces
720 the number of dynamic relocations that are needed, and by consequence,
721 allows the data to be read-only.
722
723 @node Nested Functions
724 @section Nested Functions
725 @cindex nested functions
726 @cindex downward funargs
727 @cindex thunks
728
729 A @dfn{nested function} is a function defined inside another function.
730 (Nested functions are not supported for GNU C++.)  The nested function's
731 name is local to the block where it is defined.  For example, here we
732 define a nested function named @code{square}, and call it twice:
733
734 @example
735 @group
736 foo (double a, double b)
737 @{
738   double square (double z) @{ return z * z; @}
739
740   return square (a) + square (b);
741 @}
742 @end group
743 @end example
744
745 The nested function can access all the variables of the containing
746 function that are visible at the point of its definition.  This is
747 called @dfn{lexical scoping}.  For example, here we show a nested
748 function which uses an inherited variable named @code{offset}:
749
750 @example
751 @group
752 bar (int *array, int offset, int size)
753 @{
754   int access (int *array, int index)
755     @{ return array[index + offset]; @}
756   int i;
757   @dots{}
758   for (i = 0; i < size; i++)
759     @dots{} access (array, i) @dots{}
760 @}
761 @end group
762 @end example
763
764 Nested function definitions are permitted within functions in the places
765 where variable definitions are allowed; that is, in any block, before
766 the first statement in the block.
767
768 It is possible to call the nested function from outside the scope of its
769 name by storing its address or passing the address to another function:
770
771 @example
772 hack (int *array, int size)
773 @{
774   void store (int index, int value)
775     @{ array[index] = value; @}
776
777   intermediate (store, size);
778 @}
779 @end example
780
781 Here, the function @code{intermediate} receives the address of
782 @code{store} as an argument.  If @code{intermediate} calls @code{store},
783 the arguments given to @code{store} are used to store into @code{array}.
784 But this technique works only so long as the containing function
785 (@code{hack}, in this example) does not exit.
786
787 If you try to call the nested function through its address after the
788 containing function has exited, all hell will break loose.  If you try
789 to call it after a containing scope level has exited, and if it refers
790 to some of the variables that are no longer in scope, you may be lucky,
791 but it's not wise to take the risk.  If, however, the nested function
792 does not refer to anything that has gone out of scope, you should be
793 safe.
794
795 GCC implements taking the address of a nested function using a technique
796 called @dfn{trampolines}.  A paper describing them is available as
797
798 @noindent
799 @uref{http://people.debian.org/~karlheg/Usenix88-lexic.pdf}.
800
801 A nested function can jump to a label inherited from a containing
802 function, provided the label was explicitly declared in the containing
803 function (@pxref{Local Labels}).  Such a jump returns instantly to the
804 containing function, exiting the nested function which did the
805 @code{goto} and any intermediate functions as well.  Here is an example:
806
807 @example
808 @group
809 bar (int *array, int offset, int size)
810 @{
811   __label__ failure;
812   int access (int *array, int index)
813     @{
814       if (index > size)
815         goto failure;
816       return array[index + offset];
817     @}
818   int i;
819   @dots{}
820   for (i = 0; i < size; i++)
821     @dots{} access (array, i) @dots{}
822   @dots{}
823   return 0;
824
825  /* @r{Control comes here from @code{access}
826     if it detects an error.}  */
827  failure:
828   return -1;
829 @}
830 @end group
831 @end example
832
833 A nested function always has internal linkage.  Declaring one with
834 @code{extern} is erroneous.  If you need to declare the nested function
835 before its definition, use @code{auto} (which is otherwise meaningless
836 for function declarations).
837
838 @example
839 bar (int *array, int offset, int size)
840 @{
841   __label__ failure;
842   auto int access (int *, int);
843   @dots{}
844   int access (int *array, int index)
845     @{
846       if (index > size)
847         goto failure;
848       return array[index + offset];
849     @}
850   @dots{}
851 @}
852 @end example
853
854 @node Constructing Calls
855 @section Constructing Function Calls
856 @cindex constructing calls
857 @cindex forwarding calls
858
859 Using the built-in functions described below, you can record
860 the arguments a function received, and call another function
861 with the same arguments, without knowing the number or types
862 of the arguments.
863
864 You can also record the return value of that function call,
865 and later return that value, without knowing what data type
866 the function tried to return (as long as your caller expects
867 that data type).
868
869 @deftypefn {Built-in Function} {void *} __builtin_apply_args ()
870 This built-in function returns a pointer to data
871 describing how to perform a call with the same arguments as were passed
872 to the current function.
873
874 The function saves the arg pointer register, structure value address,
875 and all registers that might be used to pass arguments to a function
876 into a block of memory allocated on the stack.  Then it returns the
877 address of that block.
878 @end deftypefn
879
880 @deftypefn {Built-in Function} {void *} __builtin_apply (void (*@var{function})(), void *@var{arguments}, size_t @var{size})
881 This built-in function invokes @var{function}
882 with a copy of the parameters described by @var{arguments}
883 and @var{size}.
884
885 The value of @var{arguments} should be the value returned by
886 @code{__builtin_apply_args}.  The argument @var{size} specifies the size
887 of the stack argument data, in bytes.
888
889 This function returns a pointer to data describing
890 how to return whatever value was returned by @var{function}.  The data
891 is saved in a block of memory allocated on the stack.
892
893 It is not always simple to compute the proper value for @var{size}.  The
894 value is used by @code{__builtin_apply} to compute the amount of data
895 that should be pushed on the stack and copied from the incoming argument
896 area.
897 @end deftypefn
898
899 @deftypefn {Built-in Function} {void} __builtin_return (void *@var{result})
900 This built-in function returns the value described by @var{result} from
901 the containing function.  You should specify, for @var{result}, a value
902 returned by @code{__builtin_apply}.
903 @end deftypefn
904
905 @node Naming Types
906 @section Naming an Expression's Type
907 @cindex naming types
908
909 You can give a name to the type of an expression using a @code{typedef}
910 declaration with an initializer.  Here is how to define @var{name} as a
911 type name for the type of @var{exp}:
912
913 @example
914 typedef @var{name} = @var{exp};
915 @end example
916
917 This is useful in conjunction with the statements-within-expressions
918 feature.  Here is how the two together can be used to define a safe
919 ``maximum'' macro that operates on any arithmetic type:
920
921 @example
922 #define max(a,b) \
923   (@{typedef _ta = (a), _tb = (b);  \
924     _ta _a = (a); _tb _b = (b);     \
925     _a > _b ? _a : _b; @})
926 @end example
927
928 @cindex underscores in variables in macros
929 @cindex @samp{_} in variables in macros
930 @cindex local variables in macros
931 @cindex variables, local, in macros
932 @cindex macros, local variables in
933
934 The reason for using names that start with underscores for the local
935 variables is to avoid conflicts with variable names that occur within the
936 expressions that are substituted for @code{a} and @code{b}.  Eventually we
937 hope to design a new form of declaration syntax that allows you to declare
938 variables whose scopes start only after their initializers; this will be a
939 more reliable way to prevent such conflicts.
940
941 @node Typeof
942 @section Referring to a Type with @code{typeof}
943 @findex typeof
944 @findex sizeof
945 @cindex macros, types of arguments
946
947 Another way to refer to the type of an expression is with @code{typeof}.
948 The syntax of using of this keyword looks like @code{sizeof}, but the
949 construct acts semantically like a type name defined with @code{typedef}.
950
951 There are two ways of writing the argument to @code{typeof}: with an
952 expression or with a type.  Here is an example with an expression:
953
954 @example
955 typeof (x[0](1))
956 @end example
957
958 @noindent
959 This assumes that @code{x} is an array of pointers to functions;
960 the type described is that of the values of the functions.
961
962 Here is an example with a typename as the argument:
963
964 @example
965 typeof (int *)
966 @end example
967
968 @noindent
969 Here the type described is that of pointers to @code{int}.
970
971 If you are writing a header file that must work when included in ISO C
972 programs, write @code{__typeof__} instead of @code{typeof}.
973 @xref{Alternate Keywords}.
974
975 A @code{typeof}-construct can be used anywhere a typedef name could be
976 used.  For example, you can use it in a declaration, in a cast, or inside
977 of @code{sizeof} or @code{typeof}.
978
979 @itemize @bullet
980 @item
981 This declares @code{y} with the type of what @code{x} points to.
982
983 @example
984 typeof (*x) y;
985 @end example
986
987 @item
988 This declares @code{y} as an array of such values.
989
990 @example
991 typeof (*x) y[4];
992 @end example
993
994 @item
995 This declares @code{y} as an array of pointers to characters:
996
997 @example
998 typeof (typeof (char *)[4]) y;
999 @end example
1000
1001 @noindent
1002 It is equivalent to the following traditional C declaration:
1003
1004 @example
1005 char *y[4];
1006 @end example
1007
1008 To see the meaning of the declaration using @code{typeof}, and why it
1009 might be a useful way to write, let's rewrite it with these macros:
1010
1011 @example
1012 #define pointer(T)  typeof(T *)
1013 #define array(T, N) typeof(T [N])
1014 @end example
1015
1016 @noindent
1017 Now the declaration can be rewritten this way:
1018
1019 @example
1020 array (pointer (char), 4) y;
1021 @end example
1022
1023 @noindent
1024 Thus, @code{array (pointer (char), 4)} is the type of arrays of 4
1025 pointers to @code{char}.
1026 @end itemize
1027
1028 @node Lvalues
1029 @section Generalized Lvalues
1030 @cindex compound expressions as lvalues
1031 @cindex expressions, compound, as lvalues
1032 @cindex conditional expressions as lvalues
1033 @cindex expressions, conditional, as lvalues
1034 @cindex casts as lvalues
1035 @cindex generalized lvalues
1036 @cindex lvalues, generalized
1037 @cindex extensions, @code{?:}
1038 @cindex @code{?:} extensions
1039 Compound expressions, conditional expressions and casts are allowed as
1040 lvalues provided their operands are lvalues.  This means that you can take
1041 their addresses or store values into them.
1042
1043 Standard C++ allows compound expressions and conditional expressions as
1044 lvalues, and permits casts to reference type, so use of this extension
1045 is deprecated for C++ code.
1046
1047 For example, a compound expression can be assigned, provided the last
1048 expression in the sequence is an lvalue.  These two expressions are
1049 equivalent:
1050
1051 @example
1052 (a, b) += 5
1053 a, (b += 5)
1054 @end example
1055
1056 Similarly, the address of the compound expression can be taken.  These two
1057 expressions are equivalent:
1058
1059 @example
1060 &(a, b)
1061 a, &b
1062 @end example
1063
1064 A conditional expression is a valid lvalue if its type is not void and the
1065 true and false branches are both valid lvalues.  For example, these two
1066 expressions are equivalent:
1067
1068 @example
1069 (a ? b : c) = 5
1070 (a ? b = 5 : (c = 5))
1071 @end example
1072
1073 A cast is a valid lvalue if its operand is an lvalue.  A simple
1074 assignment whose left-hand side is a cast works by converting the
1075 right-hand side first to the specified type, then to the type of the
1076 inner left-hand side expression.  After this is stored, the value is
1077 converted back to the specified type to become the value of the
1078 assignment.  Thus, if @code{a} has type @code{char *}, the following two
1079 expressions are equivalent:
1080
1081 @example
1082 (int)a = 5
1083 (int)(a = (char *)(int)5)
1084 @end example
1085
1086 An assignment-with-arithmetic operation such as @samp{+=} applied to a cast
1087 performs the arithmetic using the type resulting from the cast, and then
1088 continues as in the previous case.  Therefore, these two expressions are
1089 equivalent:
1090
1091 @example
1092 (int)a += 5
1093 (int)(a = (char *)(int) ((int)a + 5))
1094 @end example
1095
1096 You cannot take the address of an lvalue cast, because the use of its
1097 address would not work out coherently.  Suppose that @code{&(int)f} were
1098 permitted, where @code{f} has type @code{float}.  Then the following
1099 statement would try to store an integer bit-pattern where a floating
1100 point number belongs:
1101
1102 @example
1103 *&(int)f = 1;
1104 @end example
1105
1106 This is quite different from what @code{(int)f = 1} would do---that
1107 would convert 1 to floating point and store it.  Rather than cause this
1108 inconsistency, we think it is better to prohibit use of @samp{&} on a cast.
1109
1110 If you really do want an @code{int *} pointer with the address of
1111 @code{f}, you can simply write @code{(int *)&f}.
1112
1113 @node Conditionals
1114 @section Conditionals with Omitted Operands
1115 @cindex conditional expressions, extensions
1116 @cindex omitted middle-operands
1117 @cindex middle-operands, omitted
1118 @cindex extensions, @code{?:}
1119 @cindex @code{?:} extensions
1120
1121 The middle operand in a conditional expression may be omitted.  Then
1122 if the first operand is nonzero, its value is the value of the conditional
1123 expression.
1124
1125 Therefore, the expression
1126
1127 @example
1128 x ? : y
1129 @end example
1130
1131 @noindent
1132 has the value of @code{x} if that is nonzero; otherwise, the value of
1133 @code{y}.
1134
1135 This example is perfectly equivalent to
1136
1137 @example
1138 x ? x : y
1139 @end example
1140
1141 @cindex side effect in ?:
1142 @cindex ?: side effect
1143 @noindent
1144 In this simple case, the ability to omit the middle operand is not
1145 especially useful.  When it becomes useful is when the first operand does,
1146 or may (if it is a macro argument), contain a side effect.  Then repeating
1147 the operand in the middle would perform the side effect twice.  Omitting
1148 the middle operand uses the value already computed without the undesirable
1149 effects of recomputing it.
1150
1151 @node Long Long
1152 @section Double-Word Integers
1153 @cindex @code{long long} data types
1154 @cindex double-word arithmetic
1155 @cindex multiprecision arithmetic
1156 @cindex @code{LL} integer suffix
1157 @cindex @code{ULL} integer suffix
1158
1159 ISO C99 supports data types for integers that are at least 64 bits wide,
1160 and as an extension GCC supports them in C89 mode and in C++.
1161 Simply write @code{long long int} for a signed integer, or
1162 @code{unsigned long long int} for an unsigned integer.  To make an
1163 integer constant of type @code{long long int}, add the suffix @samp{LL}
1164 to the integer.  To make an integer constant of type @code{unsigned long
1165 long int}, add the suffix @samp{ULL} to the integer.
1166
1167 You can use these types in arithmetic like any other integer types.
1168 Addition, subtraction, and bitwise boolean operations on these types
1169 are open-coded on all types of machines.  Multiplication is open-coded
1170 if the machine supports fullword-to-doubleword a widening multiply
1171 instruction.  Division and shifts are open-coded only on machines that
1172 provide special support.  The operations that are not open-coded use
1173 special library routines that come with GCC@.
1174
1175 There may be pitfalls when you use @code{long long} types for function
1176 arguments, unless you declare function prototypes.  If a function
1177 expects type @code{int} for its argument, and you pass a value of type
1178 @code{long long int}, confusion will result because the caller and the
1179 subroutine will disagree about the number of bytes for the argument.
1180 Likewise, if the function expects @code{long long int} and you pass
1181 @code{int}.  The best way to avoid such problems is to use prototypes.
1182
1183 @node Complex
1184 @section Complex Numbers
1185 @cindex complex numbers
1186 @cindex @code{_Complex} keyword
1187 @cindex @code{__complex__} keyword
1188
1189 ISO C99 supports complex floating data types, and as an extension GCC
1190 supports them in C89 mode and in C++, and supports complex integer data
1191 types which are not part of ISO C99.  You can declare complex types
1192 using the keyword @code{_Complex}.  As an extension, the older GNU
1193 keyword @code{__complex__} is also supported.
1194
1195 For example, @samp{_Complex double x;} declares @code{x} as a
1196 variable whose real part and imaginary part are both of type
1197 @code{double}.  @samp{_Complex short int y;} declares @code{y} to
1198 have real and imaginary parts of type @code{short int}; this is not
1199 likely to be useful, but it shows that the set of complex types is
1200 complete.
1201
1202 To write a constant with a complex data type, use the suffix @samp{i} or
1203 @samp{j} (either one; they are equivalent).  For example, @code{2.5fi}
1204 has type @code{_Complex float} and @code{3i} has type
1205 @code{_Complex int}.  Such a constant always has a pure imaginary
1206 value, but you can form any complex value you like by adding one to a
1207 real constant.  This is a GNU extension; if you have an ISO C99
1208 conforming C library (such as GNU libc), and want to construct complex
1209 constants of floating type, you should include @code{<complex.h>} and
1210 use the macros @code{I} or @code{_Complex_I} instead.
1211
1212 @cindex @code{__real__} keyword
1213 @cindex @code{__imag__} keyword
1214 To extract the real part of a complex-valued expression @var{exp}, write
1215 @code{__real__ @var{exp}}.  Likewise, use @code{__imag__} to
1216 extract the imaginary part.  This is a GNU extension; for values of
1217 floating type, you should use the ISO C99 functions @code{crealf},
1218 @code{creal}, @code{creall}, @code{cimagf}, @code{cimag} and
1219 @code{cimagl}, declared in @code{<complex.h>} and also provided as
1220 built-in functions by GCC@.
1221
1222 @cindex complex conjugation
1223 The operator @samp{~} performs complex conjugation when used on a value
1224 with a complex type.  This is a GNU extension; for values of
1225 floating type, you should use the ISO C99 functions @code{conjf},
1226 @code{conj} and @code{conjl}, declared in @code{<complex.h>} and also
1227 provided as built-in functions by GCC@.
1228
1229 GCC can allocate complex automatic variables in a noncontiguous
1230 fashion; it's even possible for the real part to be in a register while
1231 the imaginary part is on the stack (or vice-versa).  None of the
1232 supported debugging info formats has a way to represent noncontiguous
1233 allocation like this, so GCC describes a noncontiguous complex
1234 variable as if it were two separate variables of noncomplex type.
1235 If the variable's actual name is @code{foo}, the two fictitious
1236 variables are named @code{foo$real} and @code{foo$imag}.  You can
1237 examine and set these two fictitious variables with your debugger.
1238
1239 A future version of GDB will know how to recognize such pairs and treat
1240 them as a single variable with a complex type.
1241
1242 @node Hex Floats
1243 @section Hex Floats
1244 @cindex hex floats
1245
1246 ISO C99 supports floating-point numbers written not only in the usual
1247 decimal notation, such as @code{1.55e1}, but also numbers such as
1248 @code{0x1.fp3} written in hexadecimal format.  As a GNU extension, GCC
1249 supports this in C89 mode (except in some cases when strictly
1250 conforming) and in C++.  In that format the
1251 @samp{0x} hex introducer and the @samp{p} or @samp{P} exponent field are
1252 mandatory.  The exponent is a decimal number that indicates the power of
1253 2 by which the significant part will be multiplied.  Thus @samp{0x1.f} is
1254 @tex
1255 $1 {15\over16}$,
1256 @end tex
1257 @ifnottex
1258 1 15/16,
1259 @end ifnottex
1260 @samp{p3} multiplies it by 8, and the value of @code{0x1.fp3}
1261 is the same as @code{1.55e1}.
1262
1263 Unlike for floating-point numbers in the decimal notation the exponent
1264 is always required in the hexadecimal notation.  Otherwise the compiler
1265 would not be able to resolve the ambiguity of, e.g., @code{0x1.f}.  This
1266 could mean @code{1.0f} or @code{1.9375} since @samp{f} is also the
1267 extension for floating-point constants of type @code{float}.
1268
1269 @node Zero Length
1270 @section Arrays of Length Zero
1271 @cindex arrays of length zero
1272 @cindex zero-length arrays
1273 @cindex length-zero arrays
1274 @cindex flexible array members
1275
1276 Zero-length arrays are allowed in GNU C@.  They are very useful as the
1277 last element of a structure which is really a header for a variable-length
1278 object:
1279
1280 @example
1281 struct line @{
1282   int length;
1283   char contents[0];
1284 @};
1285
1286 struct line *thisline = (struct line *)
1287   malloc (sizeof (struct line) + this_length);
1288 thisline->length = this_length;
1289 @end example
1290
1291 In ISO C89, you would have to give @code{contents} a length of 1, which
1292 means either you waste space or complicate the argument to @code{malloc}.
1293
1294 In ISO C99, you would use a @dfn{flexible array member}, which is
1295 slightly different in syntax and semantics:
1296
1297 @itemize @bullet
1298 @item
1299 Flexible array members are written as @code{contents[]} without
1300 the @code{0}.
1301
1302 @item
1303 Flexible array members have incomplete type, and so the @code{sizeof}
1304 operator may not be applied.  As a quirk of the original implementation
1305 of zero-length arrays, @code{sizeof} evaluates to zero.
1306
1307 @item
1308 Flexible array members may only appear as the last member of a
1309 @code{struct} that is otherwise non-empty.
1310 @end itemize
1311
1312 GCC versions before 3.0 allowed zero-length arrays to be statically
1313 initialized, as if they were flexible arrays.  In addition to those
1314 cases that were useful, it also allowed initializations in situations
1315 that would corrupt later data.  Non-empty initialization of zero-length
1316 arrays is now treated like any case where there are more initializer
1317 elements than the array holds, in that a suitable warning about "excess
1318 elements in array" is given, and the excess elements (all of them, in
1319 this case) are ignored.
1320
1321 Instead GCC allows static initialization of flexible array members.
1322 This is equivalent to defining a new structure containing the original
1323 structure followed by an array of sufficient size to contain the data.
1324 I.e.@: in the following, @code{f1} is constructed as if it were declared
1325 like @code{f2}.
1326
1327 @example
1328 struct f1 @{
1329   int x; int y[];
1330 @} f1 = @{ 1, @{ 2, 3, 4 @} @};
1331
1332 struct f2 @{
1333   struct f1 f1; int data[3];
1334 @} f2 = @{ @{ 1 @}, @{ 2, 3, 4 @} @};
1335 @end example
1336
1337 @noindent
1338 The convenience of this extension is that @code{f1} has the desired
1339 type, eliminating the need to consistently refer to @code{f2.f1}.
1340
1341 This has symmetry with normal static arrays, in that an array of
1342 unknown size is also written with @code{[]}.
1343
1344 Of course, this extension only makes sense if the extra data comes at
1345 the end of a top-level object, as otherwise we would be overwriting
1346 data at subsequent offsets.  To avoid undue complication and confusion
1347 with initialization of deeply nested arrays, we simply disallow any
1348 non-empty initialization except when the structure is the top-level
1349 object.  For example:
1350
1351 @example
1352 struct foo @{ int x; int y[]; @};
1353 struct bar @{ struct foo z; @};
1354
1355 struct foo a = @{ 1, @{ 2, 3, 4 @} @};        // @r{Valid.}
1356 struct bar b = @{ @{ 1, @{ 2, 3, 4 @} @} @};    // @r{Invalid.}
1357 struct bar c = @{ @{ 1, @{ @} @} @};            // @r{Valid.}
1358 struct foo d[1] = @{ @{ 1 @{ 2, 3, 4 @} @} @};  // @r{Invalid.}
1359 @end example
1360
1361 @node Variable Length
1362 @section Arrays of Variable Length
1363 @cindex variable-length arrays
1364 @cindex arrays of variable length
1365 @cindex VLAs
1366
1367 Variable-length automatic arrays are allowed in ISO C99, and as an
1368 extension GCC accepts them in C89 mode and in C++.  (However, GCC's
1369 implementation of variable-length arrays does not yet conform in detail
1370 to the ISO C99 standard.)  These arrays are
1371 declared like any other automatic arrays, but with a length that is not
1372 a constant expression.  The storage is allocated at the point of
1373 declaration and deallocated when the brace-level is exited.  For
1374 example:
1375
1376 @example
1377 FILE *
1378 concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)
1379 @{
1380   char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];
1381   strcpy (str, s1);
1382   strcat (str, s2);
1383   return fopen (str, mode);
1384 @}
1385 @end example
1386
1387 @cindex scope of a variable length array
1388 @cindex variable-length array scope
1389 @cindex deallocating variable length arrays
1390 Jumping or breaking out of the scope of the array name deallocates the
1391 storage.  Jumping into the scope is not allowed; you get an error
1392 message for it.
1393
1394 @cindex @code{alloca} vs variable-length arrays
1395 You can use the function @code{alloca} to get an effect much like
1396 variable-length arrays.  The function @code{alloca} is available in
1397 many other C implementations (but not in all).  On the other hand,
1398 variable-length arrays are more elegant.
1399
1400 There are other differences between these two methods.  Space allocated
1401 with @code{alloca} exists until the containing @emph{function} returns.
1402 The space for a variable-length array is deallocated as soon as the array
1403 name's scope ends.  (If you use both variable-length arrays and
1404 @code{alloca} in the same function, deallocation of a variable-length array
1405 will also deallocate anything more recently allocated with @code{alloca}.)
1406
1407 You can also use variable-length arrays as arguments to functions:
1408
1409 @example
1410 struct entry
1411 tester (int len, char data[len][len])
1412 @{
1413   @dots{}
1414 @}
1415 @end example
1416
1417 The length of an array is computed once when the storage is allocated
1418 and is remembered for the scope of the array in case you access it with
1419 @code{sizeof}.
1420
1421 If you want to pass the array first and the length afterward, you can
1422 use a forward declaration in the parameter list---another GNU extension.
1423
1424 @example
1425 struct entry
1426 tester (int len; char data[len][len], int len)
1427 @{
1428   @dots{}
1429 @}
1430 @end example
1431
1432 @cindex parameter forward declaration
1433 The @samp{int len} before the semicolon is a @dfn{parameter forward
1434 declaration}, and it serves the purpose of making the name @code{len}
1435 known when the declaration of @code{data} is parsed.
1436
1437 You can write any number of such parameter forward declarations in the
1438 parameter list.  They can be separated by commas or semicolons, but the
1439 last one must end with a semicolon, which is followed by the ``real''
1440 parameter declarations.  Each forward declaration must match a ``real''
1441 declaration in parameter name and data type.  ISO C99 does not support
1442 parameter forward declarations.
1443
1444 @node Variadic Macros
1445 @section Macros with a Variable Number of Arguments.
1446 @cindex variable number of arguments
1447 @cindex macro with variable arguments
1448 @cindex rest argument (in macro)
1449 @cindex variadic macros
1450
1451 In the ISO C standard of 1999, a macro can be declared to accept a
1452 variable number of arguments much as a function can.  The syntax for
1453 defining the macro is similar to that of a function.  Here is an
1454 example:
1455
1456 @example
1457 #define debug(format, ...) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1458 @end example
1459
1460 Here @samp{@dots{}} is a @dfn{variable argument}.  In the invocation of
1461 such a macro, it represents the zero or more tokens until the closing
1462 parenthesis that ends the invocation, including any commas.  This set of
1463 tokens replaces the identifier @code{__VA_ARGS__} in the macro body
1464 wherever it appears.  See the CPP manual for more information.
1465
1466 GCC has long supported variadic macros, and used a different syntax that
1467 allowed you to give a name to the variable arguments just like any other
1468 argument.  Here is an example:
1469
1470 @example
1471 #define debug(format, args...) fprintf (stderr, format, args)
1472 @end example
1473
1474 This is in all ways equivalent to the ISO C example above, but arguably
1475 more readable and descriptive.
1476
1477 GNU CPP has two further variadic macro extensions, and permits them to
1478 be used with either of the above forms of macro definition.
1479
1480 In standard C, you are not allowed to leave the variable argument out
1481 entirely; but you are allowed to pass an empty argument.  For example,
1482 this invocation is invalid in ISO C, because there is no comma after
1483 the string:
1484
1485 @example
1486 debug ("A message")
1487 @end example
1488
1489 GNU CPP permits you to completely omit the variable arguments in this
1490 way.  In the above examples, the compiler would complain, though since
1491 the expansion of the macro still has the extra comma after the format
1492 string.
1493
1494 To help solve this problem, CPP behaves specially for variable arguments
1495 used with the token paste operator, @samp{##}.  If instead you write
1496
1497 @example
1498 #define debug(format, ...) fprintf (stderr, format, ## __VA_ARGS__)
1499 @end example
1500
1501 and if the variable arguments are omitted or empty, the @samp{##}
1502 operator causes the preprocessor to remove the comma before it.  If you
1503 do provide some variable arguments in your macro invocation, GNU CPP
1504 does not complain about the paste operation and instead places the
1505 variable arguments after the comma.  Just like any other pasted macro
1506 argument, these arguments are not macro expanded.
1507
1508 @node Escaped Newlines
1509 @section Slightly Looser Rules for Escaped Newlines
1510 @cindex escaped newlines
1511 @cindex newlines (escaped)
1512
1513 Recently, the non-traditional preprocessor has relaxed its treatment of
1514 escaped newlines.  Previously, the newline had to immediately follow a
1515 backslash.  The current implementation allows whitespace in the form of
1516 spaces, horizontal and vertical tabs, and form feeds between the
1517 backslash and the subsequent newline.  The preprocessor issues a
1518 warning, but treats it as a valid escaped newline and combines the two
1519 lines to form a single logical line.  This works within comments and
1520 tokens, including multi-line strings, as well as between tokens.
1521 Comments are @emph{not} treated as whitespace for the purposes of this
1522 relaxation, since they have not yet been replaced with spaces.
1523
1524 @node Multi-line Strings
1525 @section String Literals with Embedded Newlines
1526 @cindex multi-line string literals
1527
1528 As an extension, GNU CPP permits string literals to cross multiple lines
1529 without escaping the embedded newlines.  Each embedded newline is
1530 replaced with a single @samp{\n} character in the resulting string
1531 literal, regardless of what form the newline took originally.
1532
1533 CPP currently allows such strings in directives as well (other than the
1534 @samp{#include} family).  This is deprecated and will eventually be
1535 removed.
1536
1537 @node Subscripting
1538 @section Non-Lvalue Arrays May Have Subscripts
1539 @cindex subscripting
1540 @cindex arrays, non-lvalue
1541
1542 @cindex subscripting and function values
1543 In ISO C99, arrays that are not lvalues still decay to pointers, and
1544 may be subscripted, although they may not be modified or used after
1545 the next sequence point and the unary @samp{&} operator may not be
1546 applied to them.  As an extension, GCC allows such arrays to be
1547 subscripted in C89 mode, though otherwise they do not decay to
1548 pointers outside C99 mode.  For example,
1549 this is valid in GNU C though not valid in C89:
1550
1551 @example
1552 @group
1553 struct foo @{int a[4];@};
1554
1555 struct foo f();
1556
1557 bar (int index)
1558 @{
1559   return f().a[index];
1560 @}
1561 @end group
1562 @end example
1563
1564 @node Pointer Arith
1565 @section Arithmetic on @code{void}- and Function-Pointers
1566 @cindex void pointers, arithmetic
1567 @cindex void, size of pointer to
1568 @cindex function pointers, arithmetic
1569 @cindex function, size of pointer to
1570
1571 In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to
1572 @code{void} and on pointers to functions.  This is done by treating the
1573 size of a @code{void} or of a function as 1.
1574
1575 A consequence of this is that @code{sizeof} is also allowed on @code{void}
1576 and on function types, and returns 1.
1577
1578 @opindex Wpointer-arith
1579 The option @option{-Wpointer-arith} requests a warning if these extensions
1580 are used.
1581
1582 @node Initializers
1583 @section Non-Constant Initializers
1584 @cindex initializers, non-constant
1585 @cindex non-constant initializers
1586
1587 As in standard C++ and ISO C99, the elements of an aggregate initializer for an
1588 automatic variable are not required to be constant expressions in GNU C@.
1589 Here is an example of an initializer with run-time varying elements:
1590
1591 @example
1592 foo (float f, float g)
1593 @{
1594   float beat_freqs[2] = @{ f-g, f+g @};
1595   @dots{}
1596 @}
1597 @end example
1598
1599 @node Compound Literals
1600 @section Compound Literals
1601 @cindex constructor expressions
1602 @cindex initializations in expressions
1603 @cindex structures, constructor expression
1604 @cindex expressions, constructor
1605 @cindex compound literals
1606 @c The GNU C name for what C99 calls compound literals was "constructor expressions".
1607
1608 ISO C99 supports compound literals.  A compound literal looks like
1609 a cast containing an initializer.  Its value is an object of the
1610 type specified in the cast, containing the elements specified in
1611 the initializer; it is an lvalue.  As an extension, GCC supports
1612 compound literals in C89 mode and in C++.
1613
1614 Usually, the specified type is a structure.  Assume that
1615 @code{struct foo} and @code{structure} are declared as shown:
1616
1617 @example
1618 struct foo @{int a; char b[2];@} structure;
1619 @end example
1620
1621 @noindent
1622 Here is an example of constructing a @code{struct foo} with a compound literal:
1623
1624 @example
1625 structure = ((struct foo) @{x + y, 'a', 0@});
1626 @end example
1627
1628 @noindent
1629 This is equivalent to writing the following:
1630
1631 @example
1632 @{
1633   struct foo temp = @{x + y, 'a', 0@};
1634   structure = temp;
1635 @}
1636 @end example
1637
1638 You can also construct an array.  If all the elements of the compound literal
1639 are (made up of) simple constant expressions, suitable for use in
1640 initializers of objects of static storage duration, then the compound
1641 literal can be coerced to a pointer to its first element and used in
1642 such an initializer, as shown here:
1643
1644 @example
1645 char **foo = (char *[]) @{ "x", "y", "z" @};
1646 @end example
1647
1648 Compound literals for scalar types and union types are is
1649 also allowed, but then the compound literal is equivalent
1650 to a cast.
1651
1652 As a GNU extension, GCC allows initialization of objects with static storage
1653 duration by compound literals (which is not possible in ISO C99, because
1654 the initializer is not a constant).
1655 It is handled as if the object was initialized only with the bracket
1656 enclosed list if compound literal's and object types match.
1657 The initializer list of the compound literal must be constant.
1658 If the object being initialized has array type of unknown size, the size is
1659 determined by compound literal's initializer list, not by the size of the
1660 compound literal.
1661
1662 @example
1663 static struct foo x = (struct foo) @{1, 'a', 'b'@};
1664 static int y[] = (int []) @{1, 2, 3@};
1665 static int z[] = (int [3]) @{1@};
1666 @end example
1667
1668 @noindent
1669 The above lines are equivalent to the following:
1670 @example
1671 static struct foo x = @{1, 'a', 'b'@};
1672 static int y[] = @{1, 2, 3@};
1673 static int z[] = @{1@};
1674 @end example
1675
1676 @node Designated Inits
1677 @section Designated Initializers
1678 @cindex initializers with labeled elements
1679 @cindex labeled elements in initializers
1680 @cindex case labels in initializers
1681 @cindex designated initializers
1682
1683 Standard C89 requires the elements of an initializer to appear in a fixed
1684 order, the same as the order of the elements in the array or structure
1685 being initialized.
1686
1687 In ISO C99 you can give the elements in any order, specifying the array
1688 indices or structure field names they apply to, and GNU C allows this as
1689 an extension in C89 mode as well.  This extension is not
1690 implemented in GNU C++.
1691
1692 To specify an array index, write
1693 @samp{[@var{index}] =} before the element value.  For example,
1694
1695 @example
1696 int a[6] = @{ [4] = 29, [2] = 15 @};
1697 @end example
1698
1699 @noindent
1700 is equivalent to
1701
1702 @example
1703 int a[6] = @{ 0, 0, 15, 0, 29, 0 @};
1704 @end example
1705
1706 @noindent
1707 The index values must be constant expressions, even if the array being
1708 initialized is automatic.
1709
1710 An alternative syntax for this which has been obsolete since GCC 2.5 but
1711 GCC still accepts is to write @samp{[@var{index}]} before the element
1712 value, with no @samp{=}.
1713
1714 To initialize a range of elements to the same value, write
1715 @samp{[@var{first} ... @var{last}] = @var{value}}.  This is a GNU
1716 extension.  For example,
1717
1718 @example
1719 int widths[] = @{ [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 @};
1720 @end example
1721
1722 @noindent
1723 If the value in it has side-effects, the side-effects will happen only once,
1724 not for each initialized field by the range initializer.
1725
1726 @noindent
1727 Note that the length of the array is the highest value specified
1728 plus one.
1729
1730 In a structure initializer, specify the name of a field to initialize
1731 with @samp{.@var{fieldname} =} before the element value.  For example,
1732 given the following structure,
1733
1734 @example
1735 struct point @{ int x, y; @};
1736 @end example
1737
1738 @noindent
1739 the following initialization
1740
1741 @example
1742 struct point p = @{ .y = yvalue, .x = xvalue @};
1743 @end example
1744
1745 @noindent
1746 is equivalent to
1747
1748 @example
1749 struct point p = @{ xvalue, yvalue @};
1750 @end example
1751
1752 Another syntax which has the same meaning, obsolete since GCC 2.5, is
1753 @samp{@var{fieldname}:}, as shown here:
1754
1755 @example
1756 struct point p = @{ y: yvalue, x: xvalue @};
1757 @end example
1758
1759 @cindex designators
1760 The @samp{[@var{index}]} or @samp{.@var{fieldname}} is known as a
1761 @dfn{designator}.  You can also use a designator (or the obsolete colon
1762 syntax) when initializing a union, to specify which element of the union
1763 should be used.  For example,
1764
1765 @example
1766 union foo @{ int i; double d; @};
1767
1768 union foo f = @{ .d = 4 @};
1769 @end example
1770
1771 @noindent
1772 will convert 4 to a @code{double} to store it in the union using
1773 the second element.  By contrast, casting 4 to type @code{union foo}
1774 would store it into the union as the integer @code{i}, since it is
1775 an integer.  (@xref{Cast to Union}.)
1776
1777 You can combine this technique of naming elements with ordinary C
1778 initialization of successive elements.  Each initializer element that
1779 does not have a designator applies to the next consecutive element of the
1780 array or structure.  For example,
1781
1782 @example
1783 int a[6] = @{ [1] = v1, v2, [4] = v4 @};
1784 @end example
1785
1786 @noindent
1787 is equivalent to
1788
1789 @example
1790 int a[6] = @{ 0, v1, v2, 0, v4, 0 @};
1791 @end example
1792
1793 Labeling the elements of an array initializer is especially useful
1794 when the indices are characters or belong to an @code{enum} type.
1795 For example:
1796
1797 @example
1798 int whitespace[256]
1799   = @{ [' '] = 1, ['\t'] = 1, ['\h'] = 1,
1800       ['\f'] = 1, ['\n'] = 1, ['\r'] = 1 @};
1801 @end example
1802
1803 @cindex designator lists
1804 You can also write a series of @samp{.@var{fieldname}} and
1805 @samp{[@var{index}]} designators before an @samp{=} to specify a
1806 nested subobject to initialize; the list is taken relative to the
1807 subobject corresponding to the closest surrounding brace pair.  For
1808 example, with the @samp{struct point} declaration above:
1809
1810 @example
1811 struct point ptarray[10] = @{ [2].y = yv2, [2].x = xv2, [0].x = xv0 @};
1812 @end example
1813
1814 @noindent
1815 If the same field is initialized multiple times, it will have value from
1816 the last initialization.  If any such overridden initialization has
1817 side-effect, it is unspecified whether the side-effect happens or not.
1818 Currently, gcc will discard them and issue a warning.
1819
1820 @node Case Ranges
1821 @section Case Ranges
1822 @cindex case ranges
1823 @cindex ranges in case statements
1824
1825 You can specify a range of consecutive values in a single @code{case} label,
1826 like this:
1827
1828 @example
1829 case @var{low} ... @var{high}:
1830 @end example
1831
1832 @noindent
1833 This has the same effect as the proper number of individual @code{case}
1834 labels, one for each integer value from @var{low} to @var{high}, inclusive.
1835
1836 This feature is especially useful for ranges of ASCII character codes:
1837
1838 @example
1839 case 'A' ... 'Z':
1840 @end example
1841
1842 @strong{Be careful:} Write spaces around the @code{...}, for otherwise
1843 it may be parsed wrong when you use it with integer values.  For example,
1844 write this:
1845
1846 @example
1847 case 1 ... 5:
1848 @end example
1849
1850 @noindent
1851 rather than this:
1852
1853 @example
1854 case 1...5:
1855 @end example
1856
1857 @node Cast to Union
1858 @section Cast to a Union Type
1859 @cindex cast to a union
1860 @cindex union, casting to a
1861
1862 A cast to union type is similar to other casts, except that the type
1863 specified is a union type.  You can specify the type either with
1864 @code{union @var{tag}} or with a typedef name.  A cast to union is actually
1865 a constructor though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like
1866 normal casts.  (@xref{Compound Literals}.)
1867
1868 The types that may be cast to the union type are those of the members
1869 of the union.  Thus, given the following union and variables:
1870
1871 @example
1872 union foo @{ int i; double d; @};
1873 int x;
1874 double y;
1875 @end example
1876
1877 @noindent
1878 both @code{x} and @code{y} can be cast to type @code{union foo}.
1879
1880 Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable of
1881 union type is equivalent to storing in a member of the union:
1882
1883 @example
1884 union foo u;
1885 @dots{}
1886 u = (union foo) x  @equiv{}  u.i = x
1887 u = (union foo) y  @equiv{}  u.d = y
1888 @end example
1889
1890 You can also use the union cast as a function argument:
1891
1892 @example
1893 void hack (union foo);
1894 @dots{}
1895 hack ((union foo) x);
1896 @end example
1897
1898 @node Mixed Declarations
1899 @section Mixed Declarations and Code
1900 @cindex mixed declarations and code
1901 @cindex declarations, mixed with code
1902 @cindex code, mixed with declarations
1903
1904 ISO C99 and ISO C++ allow declarations and code to be freely mixed
1905 within compound statements.  As an extension, GCC also allows this in
1906 C89 mode.  For example, you could do:
1907
1908 @example
1909 int i;
1910 @dots{}
1911 i++;
1912 int j = i + 2;
1913 @end example
1914
1915 Each identifier is visible from where it is declared until the end of
1916 the enclosing block.
1917
1918 @node Function Attributes
1919 @section Declaring Attributes of Functions
1920 @cindex function attributes
1921 @cindex declaring attributes of functions
1922 @cindex functions that never return
1923 @cindex functions that have no side effects
1924 @cindex functions in arbitrary sections
1925 @cindex functions that behave like malloc
1926 @cindex @code{volatile} applied to function
1927 @cindex @code{const} applied to function
1928 @cindex functions with @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon} style arguments
1929 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1930 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1931 @cindex functions that do not pop the argument stack on the 386
1932
1933 In GNU C, you declare certain things about functions called in your program
1934 which help the compiler optimize function calls and check your code more
1935 carefully.
1936
1937 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1938 attributes when making a declaration.  This keyword is followed by an
1939 attribute specification inside double parentheses.  The following
1940 attributes are currently defined for functions on all targets:
1941 @code{noreturn}, @code{noinline}, @code{pure}, @code{const},
1942 @code{format}, @code{format_arg}, @code{no_instrument_function},
1943 @code{section}, @code{constructor}, @code{destructor}, @code{used},
1944 @code{unused}, @code{weak}, @code{malloc}, and @code{alias}.  Several
1945 other attributes are defined for functions on particular target systems.
1946 Other attributes, including @code{section} are supported for variables
1947 declarations (@pxref{Variable Attributes}) and for types (@pxref{Type
1948 Attributes}).
1949
1950 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1951 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1952 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1953 you may use @code{__noreturn__} instead of @code{noreturn}.
1954
1955 @xref{Attribute Syntax}, for details of the exact syntax for using
1956 attributes.
1957
1958 @table @code
1959 @cindex @code{noreturn} function attribute
1960 @item noreturn
1961 A few standard library functions, such as @code{abort} and @code{exit},
1962 cannot return.  GCC knows this automatically.  Some programs define
1963 their own functions that never return.  You can declare them
1964 @code{noreturn} to tell the compiler this fact.  For example,
1965
1966 @smallexample
1967 @group
1968 void fatal () __attribute__ ((noreturn));
1969
1970 void
1971 fatal (@dots{})
1972 @{
1973   @dots{} /* @r{Print error message.} */ @dots{}
1974   exit (1);
1975 @}
1976 @end group
1977 @end smallexample
1978
1979 The @code{noreturn} keyword tells the compiler to assume that
1980 @code{fatal} cannot return.  It can then optimize without regard to what
1981 would happen if @code{fatal} ever did return.  This makes slightly
1982 better code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
1983 uninitialized variables.
1984
1985 Do not assume that registers saved by the calling function are
1986 restored before calling the @code{noreturn} function.
1987
1988 It does not make sense for a @code{noreturn} function to have a return
1989 type other than @code{void}.
1990
1991 The attribute @code{noreturn} is not implemented in GCC versions
1992 earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function does
1993 not return, which works in the current version and in some older
1994 versions, is as follows:
1995
1996 @smallexample
1997 typedef void voidfn ();
1998
1999 volatile voidfn fatal;
2000 @end smallexample
2001
2002 @cindex @code{noinline} function attribute
2003 @item noinline
2004 This function attribute prevents a function from being considered for
2005 inlining.
2006
2007 @cindex @code{pure} function attribute
2008 @item pure
2009 Many functions have no effects except the return value and their
2010 return value depends only on the parameters and/or global variables.
2011 Such a function can be subject
2012 to common subexpression elimination and loop optimization just as an
2013 arithmetic operator would be.  These functions should be declared
2014 with the attribute @code{pure}.  For example,
2015
2016 @smallexample
2017 int square (int) __attribute__ ((pure));
2018 @end smallexample
2019
2020 @noindent
2021 says that the hypothetical function @code{square} is safe to call
2022 fewer times than the program says.
2023
2024 Some of common examples of pure functions are @code{strlen} or @code{memcmp}.
2025 Interesting non-pure functions are functions with infinite loops or those
2026 depending on volatile memory or other system resource, that may change between
2027 two consecutive calls (such as @code{feof} in a multithreading environment).
2028
2029 The attribute @code{pure} is not implemented in GCC versions earlier
2030 than 2.96.
2031 @cindex @code{const} function attribute
2032 @item const
2033 Many functions do not examine any values except their arguments, and
2034 have no effects except the return value.  Basically this is just slightly
2035 more strict class than the @code{pure} attribute above, since function is not
2036 allowed to read global memory.
2037
2038 @cindex pointer arguments
2039 Note that a function that has pointer arguments and examines the data
2040 pointed to must @emph{not} be declared @code{const}.  Likewise, a
2041 function that calls a non-@code{const} function usually must not be
2042 @code{const}.  It does not make sense for a @code{const} function to
2043 return @code{void}.
2044
2045 The attribute @code{const} is not implemented in GCC versions earlier
2046 than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no side
2047 effects, which works in the current version and in some older versions,
2048 is as follows:
2049
2050 @smallexample
2051 typedef int intfn ();
2052
2053 extern const intfn square;
2054 @end smallexample
2055
2056 This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the language
2057 specifies that the @samp{const} must be attached to the return value.
2058
2059
2060 @item format (@var{archetype}, @var{string-index}, @var{first-to-check})
2061 @cindex @code{format} function attribute
2062 @opindex Wformat
2063 The @code{format} attribute specifies that a function takes @code{printf},
2064 @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon} style arguments which
2065 should be type-checked against a format string.  For example, the
2066 declaration:
2067
2068 @smallexample
2069 extern int
2070 my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
2071       __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
2072 @end smallexample
2073
2074 @noindent
2075 causes the compiler to check the arguments in calls to @code{my_printf}
2076 for consistency with the @code{printf} style format string argument
2077 @code{my_format}.
2078
2079 The parameter @var{archetype} determines how the format string is
2080 interpreted, and should be @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime}
2081 or @code{strfmon}.  (You can also use @code{__printf__},
2082 @code{__scanf__}, @code{__strftime__} or @code{__strfmon__}.)  The
2083 parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
2084 string argument (starting from 1), while @var{first-to-check} is the
2085 number of the first argument to check against the format string.  For
2086 functions where the arguments are not available to be checked (such as
2087 @code{vprintf}), specify the third parameter as zero.  In this case the
2088 compiler only checks the format string for consistency.  For
2089 @code{strftime} formats, the third parameter is required to be zero.
2090
2091 In the example above, the format string (@code{my_format}) is the second
2092 argument of the function @code{my_print}, and the arguments to check
2093 start with the third argument, so the correct parameters for the format
2094 attribute are 2 and 3.
2095
2096 @opindex ffreestanding
2097 The @code{format} attribute allows you to identify your own functions
2098 which take format strings as arguments, so that GCC can check the
2099 calls to these functions for errors.  The compiler always (unless
2100 @option{-ffreestanding} is used) checks formats
2101 for the standard library functions @code{printf}, @code{fprintf},
2102 @code{sprintf}, @code{scanf}, @code{fscanf}, @code{sscanf}, @code{strftime},
2103 @code{vprintf}, @code{vfprintf} and @code{vsprintf} whenever such
2104 warnings are requested (using @option{-Wformat}), so there is no need to
2105 modify the header file @file{stdio.h}.  In C99 mode, the functions
2106 @code{snprintf}, @code{vsnprintf}, @code{vscanf}, @code{vfscanf} and
2107 @code{vsscanf} are also checked.  Except in strictly conforming C
2108 standard modes, the X/Open function @code{strfmon} is also checked.
2109 @xref{C Dialect Options,,Options Controlling C Dialect}.
2110
2111 @item format_arg (@var{string-index})
2112 @cindex @code{format_arg} function attribute
2113 @opindex Wformat-nonliteral
2114 The @code{format_arg} attribute specifies that a function takes a format
2115 string for a @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime} or
2116 @code{strfmon} style function and modifies it (for example, to translate
2117 it into another language), so the result can be passed to a
2118 @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon} style
2119 function (with the remaining arguments to the format function the same
2120 as they would have been for the unmodified string).  For example, the
2121 declaration:
2122
2123 @smallexample
2124 extern char *
2125 my_dgettext (char *my_domain, const char *my_format)
2126       __attribute__ ((format_arg (2)));
2127 @end smallexample
2128
2129 @noindent
2130 causes the compiler to check the arguments in calls to a @code{printf},
2131 @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon} type function, whose
2132 format string argument is a call to the @code{my_dgettext} function, for
2133 consistency with the format string argument @code{my_format}.  If the
2134 @code{format_arg} attribute had not been specified, all the compiler
2135 could tell in such calls to format functions would be that the format
2136 string argument is not constant; this would generate a warning when
2137 @option{-Wformat-nonliteral} is used, but the calls could not be checked
2138 without the attribute.
2139
2140 The parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
2141 string argument (starting from 1).
2142
2143 The @code{format-arg} attribute allows you to identify your own
2144 functions which modify format strings, so that GCC can check the
2145 calls to @code{printf}, @code{scanf}, @code{strftime} or @code{strfmon}
2146 type function whose operands are a call to one of your own function.
2147 The compiler always treats @code{gettext}, @code{dgettext}, and
2148 @code{dcgettext} in this manner except when strict ISO C support is
2149 requested by @option{-ansi} or an appropriate @option{-std} option, or
2150 @option{-ffreestanding} is used.  @xref{C Dialect Options,,Options
2151 Controlling C Dialect}.
2152
2153 @item no_instrument_function
2154 @cindex @code{no_instrument_function} function attribute
2155 @opindex finstrument-functions
2156 If @option{-finstrument-functions} is given, profiling function calls will
2157 be generated at entry and exit of most user-compiled functions.
2158 Functions with this attribute will not be so instrumented.
2159
2160 @item section ("@var{section-name}")
2161 @cindex @code{section} function attribute
2162 Normally, the compiler places the code it generates in the @code{text} section.
2163 Sometimes, however, you need additional sections, or you need certain
2164 particular functions to appear in special sections.  The @code{section}
2165 attribute specifies that a function lives in a particular section.
2166 For example, the declaration:
2167
2168 @smallexample
2169 extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));
2170 @end smallexample
2171
2172 @noindent
2173 puts the function @code{foobar} in the @code{bar} section.
2174
2175 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2176 attribute is not available on all platforms.
2177 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2178 section, consider using the facilities of the linker instead.
2179
2180 @item constructor
2181 @itemx destructor
2182 @cindex @code{constructor} function attribute
2183 @cindex @code{destructor} function attribute
2184 The @code{constructor} attribute causes the function to be called
2185 automatically before execution enters @code{main ()}.  Similarly, the
2186 @code{destructor} attribute causes the function to be called
2187 automatically after @code{main ()} has completed or @code{exit ()} has
2188 been called.  Functions with these attributes are useful for
2189 initializing data that will be used implicitly during the execution of
2190 the program.
2191
2192 These attributes are not currently implemented for Objective-C@.
2193
2194 @cindex @code{unused} attribute.
2195 @item unused
2196 This attribute, attached to a function, means that the function is meant
2197 to be possibly unused.  GCC will not produce a warning for this
2198 function.  GNU C++ does not currently support this attribute as
2199 definitions without parameters are valid in C++.
2200
2201 @cindex @code{used} attribute.
2202 @item used
2203 This attribute, attached to a function, means that code must be emitted
2204 for the function even if it appears that the function is not referenced.
2205 This is useful, for example, when the function is referenced only in
2206 inline assembly.
2207
2208 @item weak
2209 @cindex @code{weak} attribute
2210 The @code{weak} attribute causes the declaration to be emitted as a weak
2211 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining
2212 library functions which can be overridden in user code, though it can
2213 also be used with non-function declarations.  Weak symbols are supported
2214 for ELF targets, and also for a.out targets when using the GNU assembler
2215 and linker.
2216
2217 @item malloc
2218 @cindex @code{malloc} attribute
2219 The @code{malloc} attribute is used to tell the compiler that a function
2220 may be treated as if it were the malloc function.  The compiler assumes
2221 that calls to malloc result in a pointers that cannot alias anything.
2222 This will often improve optimization.
2223
2224 @item alias ("@var{target}")
2225 @cindex @code{alias} attribute
2226 The @code{alias} attribute causes the declaration to be emitted as an
2227 alias for another symbol, which must be specified.  For instance,
2228
2229 @smallexample
2230 void __f () @{ /* do something */; @}
2231 void f () __attribute__ ((weak, alias ("__f")));
2232 @end smallexample
2233
2234 declares @samp{f} to be a weak alias for @samp{__f}.  In C++, the
2235 mangled name for the target must be used.
2236
2237 Not all target machines support this attribute.
2238
2239 @item regparm (@var{number})
2240 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
2241 On the Intel 386, the @code{regparm} attribute causes the compiler to
2242 pass up to @var{number} integer arguments in registers EAX,
2243 EDX, and ECX instead of on the stack.  Functions that take a
2244 variable number of arguments will continue to be passed all of their
2245 arguments on the stack.
2246
2247 @item stdcall
2248 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
2249 On the Intel 386, the @code{stdcall} attribute causes the compiler to
2250 assume that the called function will pop off the stack space used to
2251 pass arguments, unless it takes a variable number of arguments.
2252
2253 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{stdcall}
2254 attribute.
2255
2256 @item cdecl
2257 @cindex functions that do pop the argument stack on the 386
2258 @opindex mrtd
2259 On the Intel 386, the @code{cdecl} attribute causes the compiler to
2260 assume that the calling function will pop off the stack space used to
2261 pass arguments.  This is
2262 useful to override the effects of the @option{-mrtd} switch.
2263
2264 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{cdecl}
2265 attribute.
2266
2267 @item longcall
2268 @cindex functions called via pointer on the RS/6000 and PowerPC
2269 On the RS/6000 and PowerPC, the @code{longcall} attribute causes the
2270 compiler to always call the function via a pointer, so that functions
2271 which reside further than 64 megabytes (67,108,864 bytes) from the
2272 current location can be called.
2273
2274 @item long_call/short_call
2275 @cindex indirect calls on ARM
2276 This attribute allows to specify how to call a particular function on
2277 ARM@.  Both attributes override the @option{-mlong-calls} (@pxref{ARM Options})
2278 command line switch and @code{#pragma long_calls} settings.  The
2279 @code{long_call} attribute causes the compiler to always call the
2280 function by first loading its address into a register and then using the
2281 contents of that register.   The @code{short_call} attribute always places
2282 the offset to the function from the call site into the @samp{BL}
2283 instruction directly.
2284
2285 @item dllimport
2286 @cindex functions which are imported from a dll on PowerPC Windows NT
2287 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllimport} attribute causes
2288 the compiler to call the function via a global pointer to the function
2289 pointer that is set up by the Windows NT dll library.  The pointer name
2290 is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
2291
2292 @item dllexport
2293 @cindex functions which are exported from a dll on PowerPC Windows NT
2294 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllexport} attribute causes
2295 the compiler to provide a global pointer to the function pointer, so
2296 that it can be called with the @code{dllimport} attribute.  The pointer
2297 name is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
2298
2299 @item exception (@var{except-func} [, @var{except-arg}])
2300 @cindex functions which specify exception handling on PowerPC Windows NT
2301 On the PowerPC running Windows NT, the @code{exception} attribute causes
2302 the compiler to modify the structured exception table entry it emits for
2303 the declared function.  The string or identifier @var{except-func} is
2304 placed in the third entry of the structured exception table.  It
2305 represents a function, which is called by the exception handling
2306 mechanism if an exception occurs.  If it was specified, the string or
2307 identifier @var{except-arg} is placed in the fourth entry of the
2308 structured exception table.
2309
2310 @item function_vector
2311 @cindex calling functions through the function vector on the H8/300 processors
2312 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
2313 function should be called through the function vector.  Calling a
2314 function through the function vector will reduce code size, however;
2315 the function vector has a limited size (maximum 128 entries on the H8/300
2316 and 64 entries on the H8/300H) and shares space with the interrupt vector.
2317
2318 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
2319 this option to work correctly.
2320
2321 @item interrupt
2322 @cindex interrupt handler functions
2323 Use this option on the ARM, AVR and M32R/D ports to indicate that the
2324 specified function is an interrupt handler.  The compiler will generate
2325 function entry and exit sequences suitable for use in an interrupt
2326 handler when this attribute is present.
2327
2328 Note, interrupt handlers for the H8/300, H8/300H and SH processors can
2329 be specified via the @code{interrupt_handler} attribute.
2330
2331 Note, on the AVR interrupts will be enabled inside the function.
2332
2333 Note, for the ARM you can specify the kind of interrupt to be handled by
2334 adding an optional parameter to the interrupt attribute like this:
2335
2336 @smallexample
2337 void f () __attribute__ ((interrupt ("IRQ")));
2338 @end smallexample
2339
2340 Permissible values for this parameter are: IRQ, FIQ, SWI, ABORT and UNDEF@.
2341
2342 @item interrupt_handler
2343 @cindex interrupt handler functions on the H8/300 and SH processors
2344 Use this option on the H8/300, H8/300H and SH to indicate that the
2345 specified function is an interrupt handler.  The compiler will generate
2346 function entry and exit sequences suitable for use in an interrupt
2347 handler when this attribute is present.
2348
2349 @item sp_switch
2350 Use this option on the SH to indicate an @code{interrupt_handler}
2351 function should switch to an alternate stack.  It expects a string
2352 argument that names a global variable holding the address of the
2353 alternate stack.
2354
2355 @smallexample
2356 void *alt_stack;
2357 void f () __attribute__ ((interrupt_handler,
2358                           sp_switch ("alt_stack")));
2359 @end smallexample
2360
2361 @item trap_exit
2362 Use this option on the SH for an @code{interrupt_handle} to return using
2363 @code{trapa} instead of @code{rte}.  This attribute expects an integer
2364 argument specifying the trap number to be used.
2365
2366 @item eightbit_data
2367 @cindex eight bit data on the H8/300 and H8/300H
2368 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
2369 variable should be placed into the eight bit data section.
2370 The compiler will generate more efficient code for certain operations
2371 on data in the eight bit data area.  Note the eight bit data area is limited to
2372 256 bytes of data.
2373
2374 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
2375 this option to work correctly.
2376
2377 @item tiny_data
2378 @cindex tiny data section on the H8/300H
2379 Use this option on the H8/300H to indicate that the specified
2380 variable should be placed into the tiny data section.
2381 The compiler will generate more efficient code for loads and stores
2382 on data in the tiny data section.  Note the tiny data area is limited to
2383 slightly under 32kbytes of data.
2384
2385 @item signal
2386 @cindex signal handler functions on the AVR processors
2387 Use this option on the AVR to indicate that the specified
2388 function is an signal handler.  The compiler will generate function
2389 entry and exit sequences suitable for use in an signal handler when this
2390 attribute is present.  Interrupts will be disabled inside function.
2391
2392 @item naked
2393 @cindex function without a prologue/epilogue code
2394 Use this option on the ARM or AVR ports to indicate that the specified
2395 function do not need prologue/epilogue sequences generated by the
2396 compiler.  It is up to the programmer to provide these sequences.
2397
2398 @item model (@var{model-name})
2399 @cindex function addressability on the M32R/D
2400 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object,
2401 and the code generated for a function.
2402 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
2403 or @code{large}, representing each of the code models.
2404
2405 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
2406 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction), and are
2407 callable with the @code{bl} instruction.
2408
2409 Medium model objects may live anywhere in the 32-bit address space (the
2410 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
2411 and are callable with the @code{bl} instruction.
2412
2413 Large model objects may live anywhere in the 32-bit address space (the
2414 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
2415 and may not be reachable with the @code{bl} instruction (the compiler will
2416 generate the much slower @code{seth/add3/jl} instruction sequence).
2417
2418 @end table
2419
2420 You can specify multiple attributes in a declaration by separating them
2421 by commas within the double parentheses or by immediately following an
2422 attribute declaration with another attribute declaration.
2423
2424 @cindex @code{#pragma}, reason for not using
2425 @cindex pragma, reason for not using
2426 Some people object to the @code{__attribute__} feature, suggesting that
2427 ISO C's @code{#pragma} should be used instead.  At the time
2428 @code{__attribute__} was designed, there were two reasons for not doing
2429 this.
2430
2431 @enumerate
2432 @item
2433 It is impossible to generate @code{#pragma} commands from a macro.
2434
2435 @item
2436 There is no telling what the same @code{#pragma} might mean in another
2437 compiler.
2438 @end enumerate
2439
2440 These two reasons applied to almost any application that might have been
2441 proposed for @code{#pragma}.  It was basically a mistake to use
2442 @code{#pragma} for @emph{anything}.
2443
2444 The ISO C99 standard includes @code{_Pragma}, which now allows pragmas
2445 to be generated from macros.  In addition, a @code{#pragma GCC}
2446 namespace is now in use for GCC-specific pragmas.  However, it has been
2447 found convenient to use @code{__attribute__} to achieve a natural
2448 attachment of attributes to their corresponding declarations, whereas
2449 @code{#pragma GCC} is of use for constructs that do not naturally form
2450 part of the grammar.  @xref{Other Directives,,Miscellaneous
2451 Preprocessing Directives, cpp, The C Preprocessor}.
2452
2453 @node Attribute Syntax
2454 @section Attribute Syntax
2455 @cindex attribute syntax
2456
2457 This section describes the syntax with which @code{__attribute__} may be
2458 used, and the constructs to which attribute specifiers bind, for the C
2459 language.  Some details may vary for C++ and Objective-C@.  Because of
2460 infelicities in the grammar for attributes, some forms described here
2461 may not be successfully parsed in all cases.
2462
2463 There are some problems with the semantics of attributes in C++.  For
2464 example, there are no manglings for attributes, although they may affect
2465 code generation, so problems may arise when attributed types are used in
2466 conjunction with templates or overloading.  Similarly, @code{typeid}
2467 does not distinguish between types with different attributes.  Support
2468 for attributes in C++ may be restricted in future to attributes on
2469 declarations only, but not on nested declarators.
2470
2471 @xref{Function Attributes}, for details of the semantics of attributes
2472 applying to functions.  @xref{Variable Attributes}, for details of the
2473 semantics of attributes applying to variables.  @xref{Type Attributes},
2474 for details of the semantics of attributes applying to structure, union
2475 and enumerated types.
2476
2477 An @dfn{attribute specifier} is of the form
2478 @code{__attribute__ ((@var{attribute-list}))}.  An @dfn{attribute list}
2479 is a possibly empty comma-separated sequence of @dfn{attributes}, where
2480 each attribute is one of the following:
2481
2482 @itemize @bullet
2483 @item
2484 Empty.  Empty attributes are ignored.
2485
2486 @item
2487 A word (which may be an identifier such as @code{unused}, or a reserved
2488 word such as @code{const}).
2489
2490 @item
2491 A word, followed by, in parentheses, parameters for the attribute.
2492 These parameters take one of the following forms:
2493
2494 @itemize @bullet
2495 @item
2496 An identifier.  For example, @code{mode} attributes use this form.
2497
2498 @item
2499 An identifier followed by a comma and a non-empty comma-separated list
2500 of expressions.  For example, @code{format} attributes use this form.
2501
2502 @item
2503 A possibly empty comma-separated list of expressions.  For example,
2504 @code{format_arg} attributes use this form with the list being a single
2505 integer constant expression, and @code{alias} attributes use this form
2506 with the list being a single string constant.
2507 @end itemize
2508 @end itemize
2509
2510 An @dfn{attribute specifier list} is a sequence of one or more attribute
2511 specifiers, not separated by any other tokens.
2512
2513 An attribute specifier list may appear after the colon following a
2514 label, other than a @code{case} or @code{default} label.  The only
2515 attribute it makes sense to use after a label is @code{unused}.  This
2516 feature is intended for code generated by programs which contains labels
2517 that may be unused but which is compiled with @option{-Wall}.  It would
2518 not normally be appropriate to use in it human-written code, though it
2519 could be useful in cases where the code that jumps to the label is
2520 contained within an @code{#ifdef} conditional.
2521
2522 An attribute specifier list may appear as part of a @code{struct},
2523 @code{union} or @code{enum} specifier.  It may go either immediately
2524 after the @code{struct}, @code{union} or @code{enum} keyword, or after
2525 the closing brace.  It is ignored if the content of the structure, union
2526 or enumerated type is not defined in the specifier in which the
2527 attribute specifier list is used---that is, in usages such as
2528 @code{struct __attribute__((foo)) bar} with no following opening brace.
2529 Where attribute specifiers follow the closing brace, they are considered
2530 to relate to the structure, union or enumerated type defined, not to any
2531 enclosing declaration the type specifier appears in, and the type
2532 defined is not complete until after the attribute specifiers.
2533 @c Otherwise, there would be the following problems: a shift/reduce
2534 @c conflict between attributes binding the struct/union/enum and
2535 @c binding to the list of specifiers/qualifiers; and "aligned"
2536 @c attributes could use sizeof for the structure, but the size could be
2537 @c changed later by "packed" attributes.
2538
2539 Otherwise, an attribute specifier appears as part of a declaration,
2540 counting declarations of unnamed parameters and type names, and relates
2541 to that declaration (which may be nested in another declaration, for
2542 example in the case of a parameter declaration), or to a particular declarator
2543 within a declaration.  Where an
2544 attribute specifier is applied to a parameter declared as a function or
2545 an array, it should apply to the function or array rather than the
2546 pointer to which the parameter is implicitly converted, but this is not
2547 yet correctly implemented.
2548
2549 Any list of specifiers and qualifiers at the start of a declaration may
2550 contain attribute specifiers, whether or not such a list may in that
2551 context contain storage class specifiers.  (Some attributes, however,
2552 are essentially in the nature of storage class specifiers, and only make
2553 sense where storage class specifiers may be used; for example,
2554 @code{section}.)  There is one necessary limitation to this syntax: the
2555 first old-style parameter declaration in a function definition cannot
2556 begin with an attribute specifier, because such an attribute applies to
2557 the function instead by syntax described below (which, however, is not
2558 yet implemented in this case).  In some other cases, attribute
2559 specifiers are permitted by this grammar but not yet supported by the
2560 compiler.  All attribute specifiers in this place relate to the
2561 declaration as a whole.  In the obsolescent usage where a type of
2562 @code{int} is implied by the absence of type specifiers, such a list of
2563 specifiers and qualifiers may be an attribute specifier list with no
2564 other specifiers or qualifiers.
2565
2566 An attribute specifier list may appear immediately before a declarator
2567 (other than the first) in a comma-separated list of declarators in a
2568 declaration of more than one identifier using a single list of
2569 specifiers and qualifiers.  Such attribute specifiers apply
2570 only to the identifier before whose declarator they appear.  For
2571 example, in
2572
2573 @smallexample
2574 __attribute__((noreturn)) void d0 (void),
2575     __attribute__((format(printf, 1, 2))) d1 (const char *, ...),
2576      d2 (void)
2577 @end smallexample
2578
2579 @noindent
2580 the @code{noreturn} attribute applies to all the functions
2581 declared; the @code{format} attribute only applies to @code{d1}.
2582
2583 An attribute specifier list may appear immediately before the comma,
2584 @code{=} or semicolon terminating the declaration of an identifier other
2585 than a function definition.  At present, such attribute specifiers apply
2586 to the declared object or function, but in future they may attach to the
2587 outermost adjacent declarator.  In simple cases there is no difference,
2588 but, for example, in 
2589
2590 @smallexample
2591 void (****f)(void) __attribute__((noreturn));
2592 @end smallexample
2593
2594 @noindent
2595 at present the @code{noreturn} attribute applies to @code{f}, which
2596 causes a warning since @code{f} is not a function, but in future it may
2597 apply to the function @code{****f}.  The precise semantics of what
2598 attributes in such cases will apply to are not yet specified.  Where an
2599 assembler name for an object or function is specified (@pxref{Asm
2600 Labels}), at present the attribute must follow the @code{asm}
2601 specification; in future, attributes before the @code{asm} specification
2602 may apply to the adjacent declarator, and those after it to the declared
2603 object or function.
2604
2605 An attribute specifier list may, in future, be permitted to appear after
2606 the declarator in a function definition (before any old-style parameter
2607 declarations or the function body).
2608
2609 Attribute specifiers may be mixed with type qualifiers appearing inside
2610 the @code{[]} of a parameter array declarator, in the C99 construct by
2611 which such qualifiers are applied to the pointer to which the array is
2612 implicitly converted.  Such attribute specifiers apply to the pointer,
2613 not to the array, but at present this is not implemented and they are
2614 ignored.
2615
2616 An attribute specifier list may appear at the start of a nested
2617 declarator.  At present, there are some limitations in this usage: the
2618 attributes correctly apply to the declarator, but for most individual
2619 attributes the semantics this implies are not implemented.
2620 When attribute specifiers follow the @code{*} of a pointer
2621 declarator, they may be mixed with any type qualifiers present.
2622 The following describes the formal semantics of this syntax.  It will make the
2623 most sense if you are familiar with the formal specification of
2624 declarators in the ISO C standard.
2625
2626 Consider (as in C99 subclause 6.7.5 paragraph 4) a declaration @code{T
2627 D1}, where @code{T} contains declaration specifiers that specify a type
2628 @var{Type} (such as @code{int}) and @code{D1} is a declarator that
2629 contains an identifier @var{ident}.  The type specified for @var{ident}
2630 for derived declarators whose type does not include an attribute
2631 specifier is as in the ISO C standard.
2632
2633 If @code{D1} has the form @code{( @var{attribute-specifier-list} D )},
2634 and the declaration @code{T D} specifies the type
2635 ``@var{derived-declarator-type-list} @var{Type}'' for @var{ident}, then
2636 @code{T D1} specifies the type ``@var{derived-declarator-type-list}
2637 @var{attribute-specifier-list} @var{Type}'' for @var{ident}.
2638
2639 If @code{D1} has the form @code{*
2640 @var{type-qualifier-and-attribute-specifier-list} D}, and the
2641 declaration @code{T D} specifies the type
2642 ``@var{derived-declarator-type-list} @var{Type}'' for @var{ident}, then
2643 @code{T D1} specifies the type ``@var{derived-declarator-type-list}
2644 @var{type-qualifier-and-attribute-specifier-list} @var{Type}'' for
2645 @var{ident}.
2646
2647 For example, 
2648
2649 @smallexample
2650 void (__attribute__((noreturn)) ****f) (void);
2651 @end smallexample
2652
2653 @noindent
2654 specifies the type ``pointer to pointer to pointer to pointer to
2655 non-returning function returning @code{void}''.  As another example,
2656
2657 @smallexample
2658 char *__attribute__((aligned(8))) *f;
2659 @end smallexample
2660
2661 @noindent
2662 specifies the type ``pointer to 8-byte-aligned pointer to @code{char}''.
2663 Note again that this does not work with most attributes; for example,
2664 the usage of @samp{aligned} and @samp{noreturn} attributes given above
2665 is not yet supported.
2666
2667 For compatibility with existing code written for compiler versions that
2668 did not implement attributes on nested declarators, some laxity is
2669 allowed in the placing of attributes.  If an attribute that only applies
2670 to types is applied to a declaration, it will be treated as applying to
2671 the type of that declaration.  If an attribute that only applies to
2672 declarations is applied to the type of a declaration, it will be treated
2673 as applying to that declaration; and, for compatibility with code
2674 placing the attributes immediately before the identifier declared, such
2675 an attribute applied to a function return type will be treated as
2676 applying to the function type, and such an attribute applied to an array
2677 element type will be treated as applying to the array type.  If an
2678 attribute that only applies to function types is applied to a
2679 pointer-to-function type, it will be treated as applying to the pointer
2680 target type; if such an attribute is applied to a function return type
2681 that is not a pointer-to-function type, it will be treated as applying
2682 to the function type.
2683
2684 @node Function Prototypes
2685 @section Prototypes and Old-Style Function Definitions
2686 @cindex function prototype declarations
2687 @cindex old-style function definitions
2688 @cindex promotion of formal parameters
2689
2690 GNU C extends ISO C to allow a function prototype to override a later
2691 old-style non-prototype definition.  Consider the following example:
2692
2693 @example
2694 /* @r{Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.}  */
2695 #ifdef __STDC__
2696 #define P(x) x
2697 #else
2698 #define P(x) ()
2699 #endif
2700
2701 /* @r{Prototype function declaration.}  */
2702 int isroot P((uid_t));
2703
2704 /* @r{Old-style function definition.}  */
2705 int
2706 isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
2707      uid_t x;
2708 @{
2709   return x == 0;
2710 @}
2711 @end example
2712
2713 Suppose the type @code{uid_t} happens to be @code{short}.  ISO C does
2714 not allow this example, because subword arguments in old-style
2715 non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
2716 function definition's argument is really an @code{int}, which does not
2717 match the prototype argument type of @code{short}.
2718
2719 This restriction of ISO C makes it hard to write code that is portable
2720 to traditional C compilers, because the programmer does not know
2721 whether the @code{uid_t} type is @code{short}, @code{int}, or
2722 @code{long}.  Therefore, in cases like these GNU C allows a prototype
2723 to override a later old-style definition.  More precisely, in GNU C, a
2724 function prototype argument type overrides the argument type specified
2725 by a later old-style definition if the former type is the same as the
2726 latter type before promotion.  Thus in GNU C the above example is
2727 equivalent to the following:
2728
2729 @example
2730 int isroot (uid_t);
2731
2732 int
2733 isroot (uid_t x)
2734 @{
2735   return x == 0;
2736 @}
2737 @end example
2738
2739 @noindent
2740 GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
2741 extension is irrelevant.
2742
2743 @node C++ Comments
2744 @section C++ Style Comments
2745 @cindex //
2746 @cindex C++ comments
2747 @cindex comments, C++ style
2748
2749 In GNU C, you may use C++ style comments, which start with @samp{//} and
2750 continue until the end of the line.  Many other C implementations allow
2751 such comments, and they are likely to be in a future C standard.
2752 However, C++ style comments are not recognized if you specify
2753 @w{@option{-ansi}}, a @option{-std} option specifying a version of ISO C
2754 before C99, or @w{@option{-traditional}}, since they are incompatible
2755 with traditional constructs like @code{dividend//*comment*/divisor}.
2756
2757 @node Dollar Signs
2758 @section Dollar Signs in Identifier Names
2759 @cindex $
2760 @cindex dollar signs in identifier names
2761 @cindex identifier names, dollar signs in
2762
2763 In GNU C, you may normally use dollar signs in identifier names.
2764 This is because many traditional C implementations allow such identifiers.
2765 However, dollar signs in identifiers are not supported on a few target
2766 machines, typically because the target assembler does not allow them.
2767
2768 @node Character Escapes
2769 @section The Character @key{ESC} in Constants
2770
2771 You can use the sequence @samp{\e} in a string or character constant to
2772 stand for the ASCII character @key{ESC}.
2773
2774 @node Alignment
2775 @section Inquiring on Alignment of Types or Variables
2776 @cindex alignment
2777 @cindex type alignment
2778 @cindex variable alignment
2779
2780 The keyword @code{__alignof__} allows you to inquire about how an object
2781 is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
2782 syntax is just like @code{sizeof}.
2783
2784 For example, if the target machine requires a @code{double} value to be
2785 aligned on an 8-byte boundary, then @code{__alignof__ (double)} is 8.
2786 This is true on many RISC machines.  On more traditional machine
2787 designs, @code{__alignof__ (double)} is 4 or even 2.
2788
2789 Some machines never actually require alignment; they allow reference to any
2790 data type even at an odd addresses.  For these machines, @code{__alignof__}
2791 reports the @emph{recommended} alignment of a type.
2792
2793 When the operand of @code{__alignof__} is an lvalue rather than a type, the
2794 value is the largest alignment that the lvalue is known to have.  It may
2795 have this alignment as a result of its data type, or because it is part of
2796 a structure and inherits alignment from that structure.  For example, after
2797 this declaration:
2798
2799 @example
2800 struct foo @{ int x; char y; @} foo1;
2801 @end example
2802
2803 @noindent
2804 the value of @code{__alignof__ (foo1.y)} is probably 2 or 4, the same as
2805 @code{__alignof__ (int)}, even though the data type of @code{foo1.y}
2806 does not itself demand any alignment.
2807
2808 It is an error to ask for the alignment of an incomplete type.
2809
2810 A related feature which lets you specify the alignment of an object is
2811 @code{__attribute__ ((aligned (@var{alignment})))}; see the following
2812 section.
2813
2814 @node Variable Attributes
2815 @section Specifying Attributes of Variables
2816 @cindex attribute of variables
2817 @cindex variable attributes
2818
2819 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
2820 attributes of variables or structure fields.  This keyword is followed
2821 by an attribute specification inside double parentheses.  Nine
2822 attributes are currently defined for variables: @code{aligned},
2823 @code{mode}, @code{nocommon}, @code{packed}, @code{section},
2824 @code{transparent_union}, @code{unused}, @code{vector_size}, and
2825 @code{weak}.  Some other attributes are defined for variables on
2826 particular target systems.  Other attributes are available for functions
2827 (@pxref{Function Attributes}) and for types (@pxref{Type Attributes}).
2828 Other front ends might define more attributes (@pxref{C++
2829 Extensions,,Extensions to the C++ Language}).
2830
2831 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
2832 each keyword.  This allows you to use them in header files without
2833 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
2834 you may use @code{__aligned__} instead of @code{aligned}.
2835
2836 @xref{Attribute Syntax}, for details of the exact syntax for using
2837 attributes.
2838
2839 @table @code
2840 @cindex @code{aligned} attribute
2841 @item aligned (@var{alignment})
2842 This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
2843 structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
2844
2845 @smallexample
2846 int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
2847 @end smallexample
2848
2849 @noindent
2850 causes the compiler to allocate the global variable @code{x} on a
2851 16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction with
2852 an @code{asm} expression to access the @code{move16} instruction which
2853 requires 16-byte aligned operands.
2854
2855 You can also specify the alignment of structure fields.  For example, to
2856 create a double-word aligned @code{int} pair, you could write:
2857
2858 @smallexample
2859 struct foo @{ int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); @};
2860 @end smallexample
2861
2862 @noindent
2863 This is an alternative to creating a union with a @code{double} member
2864 that forces the union to be double-word aligned.
2865
2866 It is not possible to specify the alignment of functions; the alignment
2867 of functions is determined by the machine's requirements and cannot be
2868 changed.  You cannot specify alignment for a typedef name because such a
2869 name is just an alias, not a distinct type.
2870
2871 As in the preceding examples, you can explicitly specify the alignment
2872 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given variable or
2873 structure field.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
2874 and just ask the compiler to align a variable or field to the maximum
2875 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
2876 example, you could write:
2877
2878 @smallexample
2879 short array[3] __attribute__ ((aligned));
2880 @end smallexample
2881
2882 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned} attribute
2883 specification, the compiler automatically sets the alignment for the declared
2884 variable or field to the largest alignment which is ever used for any data
2885 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often make
2886 copy operations more efficient, because the compiler can use whatever
2887 instructions copy the biggest chunks of memory when performing copies to
2888 or from the variables or fields that you have aligned this way.
2889
2890 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2891 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2892
2893 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2894 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2895 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2896 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2897 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2898 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2899 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2900 alignment.  See your linker documentation for further information.
2901
2902 @item mode (@var{mode})
2903 @cindex @code{mode} attribute
2904 This attribute specifies the data type for the declaration---whichever
2905 type corresponds to the mode @var{mode}.  This in effect lets you
2906 request an integer or floating point type according to its width.
2907
2908 You may also specify a mode of @samp{byte} or @samp{__byte__} to
2909 indicate the mode corresponding to a one-byte integer, @samp{word} or
2910 @samp{__word__} for the mode of a one-word integer, and @samp{pointer}
2911 or @samp{__pointer__} for the mode used to represent pointers.
2912
2913 @item nocommon
2914 @cindex @code{nocommon} attribute
2915 @opindex fno-common
2916 This attribute specifies requests GCC not to place a variable
2917 ``common'' but instead to allocate space for it directly.  If you
2918 specify the @option{-fno-common} flag, GCC will do this for all
2919 variables.
2920
2921 Specifying the @code{nocommon} attribute for a variable provides an
2922 initialization of zeros.  A variable may only be initialized in one
2923 source file.
2924
2925 @item packed
2926 @cindex @code{packed} attribute
2927 The @code{packed} attribute specifies that a variable or structure field
2928 should have the smallest possible alignment---one byte for a variable,
2929 and one bit for a field, unless you specify a larger value with the
2930 @code{aligned} attribute.
2931
2932 Here is a structure in which the field @code{x} is packed, so that it
2933 immediately follows @code{a}:
2934
2935 @example
2936 struct foo
2937 @{
2938   char a;
2939   int x[2] __attribute__ ((packed));
2940 @};
2941 @end example
2942
2943 @item section ("@var{section-name}")
2944 @cindex @code{section} variable attribute
2945 Normally, the compiler places the objects it generates in sections like
2946 @code{data} and @code{bss}.  Sometimes, however, you need additional sections,
2947 or you need certain particular variables to appear in special sections,
2948 for example to map to special hardware.  The @code{section}
2949 attribute specifies that a variable (or function) lives in a particular
2950 section.  For example, this small program uses several specific section names:
2951
2952 @smallexample
2953 struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = @{ 0 @};
2954 struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = @{ 0 @};
2955 char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = @{ 0 @};
2956 int init_data __attribute__ ((section ("INITDATA"))) = 0;
2957
2958 main()
2959 @{
2960   /* Initialize stack pointer */
2961   init_sp (stack + sizeof (stack));
2962
2963   /* Initialize initialized data */
2964   memcpy (&init_data, &data, &edata - &data);
2965
2966   /* Turn on the serial ports */
2967   init_duart (&a);
2968   init_duart (&b);
2969 @}
2970 @end smallexample
2971
2972 @noindent
2973 Use the @code{section} attribute with an @emph{initialized} definition
2974 of a @emph{global} variable, as shown in the example.  GCC issues
2975 a warning and otherwise ignores the @code{section} attribute in
2976 uninitialized variable declarations.
2977
2978 You may only use the @code{section} attribute with a fully initialized
2979 global definition because of the way linkers work.  The linker requires
2980 each object be defined once, with the exception that uninitialized
2981 variables tentatively go in the @code{common} (or @code{bss}) section
2982 and can be multiply ``defined''.  You can force a variable to be
2983 initialized with the @option{-fno-common} flag or the @code{nocommon}
2984 attribute.
2985
2986 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2987 attribute is not available on all platforms.
2988 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2989 section, consider using the facilities of the linker instead.
2990
2991 @item shared
2992 @cindex @code{shared} variable attribute
2993 On Windows NT, in addition to putting variable definitions in a named
2994 section, the section can also be shared among all running copies of an
2995 executable or DLL@.  For example, this small program defines shared data
2996 by putting it in a named section @code{shared} and marking the section
2997 shareable:
2998
2999 @smallexample
3000 int foo __attribute__((section ("shared"), shared)) = 0;
3001
3002 int
3003 main()
3004 @{
3005   /* Read and write foo.  All running
3006      copies see the same value.  */
3007   return 0;
3008 @}
3009 @end smallexample
3010
3011 @noindent
3012 You may only use the @code{shared} attribute along with @code{section}
3013 attribute with a fully initialized global definition because of the way
3014 linkers work.  See @code{section} attribute for more information.
3015
3016 The @code{shared} attribute is only available on Windows NT@.
3017
3018 @item transparent_union
3019 This attribute, attached to a function parameter which is a union, means
3020 that the corresponding argument may have the type of any union member,
3021 but the argument is passed as if its type were that of the first union
3022 member.  For more details see @xref{Type Attributes}.  You can also use
3023 this attribute on a @code{typedef} for a union data type; then it
3024 applies to all function parameters with that type.
3025
3026 @item unused
3027 This attribute, attached to a variable, means that the variable is meant
3028 to be possibly unused.  GCC will not produce a warning for this
3029 variable.
3030
3031 @item vector_size (@var{bytes})
3032 This attribute specifies the vector size for the variable, measured in
3033 bytes.  For example, the declaration:
3034
3035 @smallexample
3036 int foo __attribute__ ((vector_size (16)));
3037 @end smallexample
3038
3039 @noindent
3040 causes the compiler to set the mode for @code{foo}, to be 16 bytes,
3041 divided into @code{int} sized units.  Assuming a 32-bit int (a vector of
3042 4 units of 4 bytes), the corresponding mode of @code{foo} will be V4SI@.
3043
3044 This attribute is only applicable to integral and float scalars,
3045 although arrays, pointers, and function return values are allowed in
3046 conjunction with this construct.
3047
3048 Aggregates with this attribute are invalid, even if they are of the same
3049 size as a corresponding scalar.  For example, the declaration:
3050
3051 @smallexample
3052 struct S @{ int a; @};
3053 struct S  __attribute__ ((vector_size (16))) foo;
3054 @end smallexample
3055
3056 @noindent
3057 is invalid even if the size of the structure is the same as the size of
3058 the @code{int}.
3059
3060 @item weak
3061 The @code{weak} attribute is described in @xref{Function Attributes}.
3062
3063 @item model (@var{model-name})
3064 @cindex variable addressability on the M32R/D
3065 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object.
3066 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
3067 or @code{large}, representing each of the code models.
3068
3069 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
3070 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction).
3071
3072 Medium and large model objects may live anywhere in the 32-bit address space
3073 (the compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their
3074 addresses).
3075
3076 @end table
3077
3078 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
3079 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
3080 packed))}.
3081
3082 @node Type Attributes
3083 @section Specifying Attributes of Types
3084 @cindex attribute of types
3085 @cindex type attributes
3086
3087 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
3088 attributes of @code{struct} and @code{union} types when you define such
3089 types.  This keyword is followed by an attribute specification inside
3090 double parentheses.  Four attributes are currently defined for types:
3091 @code{aligned}, @code{packed}, @code{transparent_union}, and @code{unused}.
3092 Other attributes are defined for functions (@pxref{Function Attributes}) and
3093 for variables (@pxref{Variable Attributes}).
3094
3095 You may also specify any one of these attributes with @samp{__}
3096 preceding and following its keyword.  This allows you to use these
3097 attributes in header files without being concerned about a possible
3098 macro of the same name.  For example, you may use @code{__aligned__}
3099 instead of @code{aligned}.
3100
3101 You may specify the @code{aligned} and @code{transparent_union}
3102 attributes either in a @code{typedef} declaration or just past the
3103 closing curly brace of a complete enum, struct or union type
3104 @emph{definition} and the @code{packed} attribute only past the closing
3105 brace of a definition.
3106
3107 You may also specify attributes between the enum, struct or union
3108 tag and the name of the type rather than after the closing brace.
3109
3110 @xref{Attribute Syntax}, for details of the exact syntax for using
3111 attributes.
3112
3113 @table @code
3114 @cindex @code{aligned} attribute
3115 @item aligned (@var{alignment})
3116 This attribute specifies a minimum alignment (in bytes) for variables
3117 of the specified type.  For example, the declarations:
3118
3119 @smallexample
3120 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned (8)));
3121 typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));
3122 @end smallexample
3123
3124 @noindent
3125 force the compiler to insure (as far as it can) that each variable whose
3126 type is @code{struct S} or @code{more_aligned_int} will be allocated and
3127 aligned @emph{at least} on a 8-byte boundary.  On a Sparc, having all
3128 variables of type @code{struct S} aligned to 8-byte boundaries allows
3129 the compiler to use the @code{ldd} and @code{std} (doubleword load and
3130 store) instructions when copying one variable of type @code{struct S} to
3131 another, thus improving run-time efficiency.
3132
3133 Note that the alignment of any given @code{struct} or @code{union} type
3134 is required by the ISO C standard to be at least a perfect multiple of
3135 the lowest common multiple of the alignments of all of the members of
3136 the @code{struct} or @code{union} in question.  This means that you @emph{can}
3137 effectively adjust the alignment of a @code{struct} or @code{union}
3138 type by attaching an @code{aligned} attribute to any one of the members
3139 of such a type, but the notation illustrated in the example above is a
3140 more obvious, intuitive, and readable way to request the compiler to
3141 adjust the alignment of an entire @code{struct} or @code{union} type.
3142
3143 As in the preceding example, you can explicitly specify the alignment
3144 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given @code{struct}
3145 or @code{union} type.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
3146 and just ask the compiler to align a type to the maximum
3147 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
3148 example, you could write:
3149
3150 @smallexample
3151 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned));
3152 @end smallexample
3153
3154 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned}
3155 attribute specification, the compiler automatically sets the alignment
3156 for the type to the largest alignment which is ever used for any data
3157 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often
3158 make copy operations more efficient, because the compiler can use
3159 whatever instructions copy the biggest chunks of memory when performing
3160 copies to or from the variables which have types that you have aligned
3161 this way.
3162
3163 In the example above, if the size of each @code{short} is 2 bytes, then
3164 the size of the entire @code{struct S} type is 6 bytes.  The smallest
3165 power of two which is greater than or equal to that is 8, so the
3166 compiler sets the alignment for the entire @code{struct S} type to 8
3167 bytes.
3168
3169 Note that although you can ask the compiler to select a time-efficient
3170 alignment for a given type and then declare only individual stand-alone
3171 objects of that type, the compiler's ability to select a time-efficient
3172 alignment is primarily useful only when you plan to create arrays of
3173 variables having the relevant (efficiently aligned) type.  If you
3174 declare or use arrays of variables of an efficiently-aligned type, then
3175 it is likely that your program will also be doing pointer arithmetic (or
3176 subscripting, which amounts to the same thing) on pointers to the
3177 relevant type, and the code that the compiler generates for these
3178 pointer arithmetic operations will often be more efficient for
3179 efficiently-aligned types than for other types.
3180
3181 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
3182 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
3183
3184 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
3185 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
3186 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
3187 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
3188 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
3189 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
3190 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
3191 alignment.  See your linker documentation for further information.
3192
3193 @item packed
3194 This attribute, attached to an @code{enum}, @code{struct}, or
3195 @code{union} type definition, specified that the minimum required memory
3196 be used to represent the type.
3197
3198 @opindex fshort-enums
3199 Specifying this attribute for @code{struct} and @code{union} types is
3200 equivalent to specifying the @code{packed} attribute on each of the
3201 structure or union members.  Specifying the @option{-fshort-enums}
3202 flag on the line is equivalent to specifying the @code{packed}
3203 attribute on all @code{enum} definitions.
3204
3205 You may only specify this attribute after a closing curly brace on an
3206 @code{enum} definition, not in a @code{typedef} declaration, unless that
3207 declaration also contains the definition of the @code{enum}.
3208
3209 @item transparent_union
3210 This attribute, attached to a @code{union} type definition, indicates
3211 that any function parameter having that union type causes calls to that
3212 function to be treated in a special way.
3213
3214 First, the argument corresponding to a transparent union type can be of
3215 any type in the union; no cast is required.  Also, if the union contains
3216 a pointer type, the corresponding argument can be a null pointer
3217 constant or a void pointer expression; and if the union contains a void
3218 pointer type, the corresponding argument can be any pointer expression.
3219 If the union member type is a pointer, qualifiers like @code{const} on
3220 the referenced type must be respected, just as with normal pointer
3221 conversions.
3222
3223 Second, the argument is passed to the function using the calling
3224 conventions of first member of the transparent union, not the calling
3225 conventions of the union itself.  All members of the union must have the
3226 same machine representation; this is necessary for this argument passing
3227 to work properly.
3228
3229 Transparent unions are designed for library functions that have multiple
3230 interfaces for compatibility reasons.  For example, suppose the
3231 @code{wait} function must accept either a value of type @code{int *} to
3232 comply with Posix, or a value of type @code{union wait *} to comply with
3233 the 4.1BSD interface.  If @code{wait}'s parameter were @code{void *},
3234 @code{wait} would accept both kinds of arguments, but it would also
3235 accept any other pointer type and this would make argument type checking
3236 less useful.  Instead, @code{<sys/wait.h>} might define the interface
3237 as follows:
3238
3239 @smallexample
3240 typedef union
3241   @{
3242     int *__ip;
3243     union wait *__up;
3244   @} wait_status_ptr_t __attribute__ ((__transparent_union__));
3245
3246 pid_t wait (wait_status_ptr_t);
3247 @end smallexample
3248
3249 This interface allows either @code{int *} or @code{union wait *}
3250 arguments to be passed, using the @code{int *} calling convention.
3251 The program can call @code{wait} with arguments of either type:
3252
3253 @example
3254 int w1 () @{ int w; return wait (&w); @}
3255 int w2 () @{ union wait w; return wait (&w); @}
3256 @end example
3257
3258 With this interface, @code{wait}'s implementation might look like this:
3259
3260 @example
3261 pid_t wait (wait_status_ptr_t p)
3262 @{
3263   return waitpid (-1, p.__ip, 0);
3264 @}
3265 @end example
3266
3267 @item unused
3268 When attached to a type (including a @code{union} or a @code{struct}),
3269 this attribute means that variables of that type are meant to appear
3270 possibly unused.  GCC will not produce a warning for any variables of
3271 that type, even if the variable appears to do nothing.  This is often
3272 the case with lock or thread classes, which are usually defined and then
3273 not referenced, but contain constructors and destructors that have
3274 nontrivial bookkeeping functions.
3275
3276 @end table
3277
3278 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
3279 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
3280 packed))}.
3281
3282 @node Inline
3283 @section An Inline Function is As Fast As a Macro
3284 @cindex inline functions
3285 @cindex integrating function code
3286 @cindex open coding
3287 @cindex macros, inline alternative
3288
3289 By declaring a function @code{inline}, you can direct GCC to
3290 integrate that function's code into the code for its callers.  This
3291 makes execution faster by eliminating the function-call overhead; in
3292 addition, if any of the actual argument values are constant, their known
3293 values may permit simplifications at compile time so that not all of the
3294 inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
3295 less predictable; object code may be larger or smaller with function
3296 inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
3297 optimization and it really ``works'' only in optimizing compilation.  If
3298 you don't use @option{-O}, no function is really inline.
3299
3300 Inline functions are included in the ISO C99 standard, but there are
3301 currently substantial differences between what GCC implements and what
3302 the ISO C99 standard requires.
3303
3304 To declare a function inline, use the @code{inline} keyword in its
3305 declaration, like this:
3306
3307 @example
3308 inline int
3309 inc (int *a)
3310 @{
3311   (*a)++;
3312 @}
3313 @end example
3314
3315 (If you are writing a header file to be included in ISO C programs, write
3316 @code{__inline__} instead of @code{inline}.  @xref{Alternate Keywords}.)
3317 You can also make all ``simple enough'' functions inline with the option
3318 @option{-finline-functions}.
3319
3320 @opindex Winline
3321 Note that certain usages in a function definition can make it unsuitable
3322 for inline substitution.  Among these usages are: use of varargs, use of
3323 alloca, use of variable sized data types (@pxref{Variable Length}),
3324 use of computed goto (@pxref{Labels as Values}), use of nonlocal goto,
3325 and nested functions (@pxref{Nested Functions}).  Using @option{-Winline}
3326 will warn when a function marked @code{inline} could not be substituted,
3327 and will give the reason for the failure.
3328
3329 Note that in C and Objective-C, unlike C++, the @code{inline} keyword
3330 does not affect the linkage of the function.
3331
3332 @cindex automatic @code{inline} for C++ member fns
3333 @cindex @code{inline} automatic for C++ member fns
3334 @cindex member fns, automatically @code{inline}
3335 @cindex C++ member fns, automatically @code{inline}
3336 @opindex fno-default-inline
3337 GCC automatically inlines member functions defined within the class
3338 body of C++ programs even if they are not explicitly declared
3339 @code{inline}.  (You can override this with @option{-fno-default-inline};
3340 @pxref{C++ Dialect Options,,Options Controlling C++ Dialect}.)
3341
3342 @cindex inline functions, omission of
3343 @opindex fkeep-inline-functions
3344 When a function is both inline and @code{static}, if all calls to the
3345 function are integrated into the caller, and the function's address is
3346 never used, then the function's own assembler code is never referenced.
3347 In this case, GCC does not actually output assembler code for the
3348 function, unless you specify the option @option{-fkeep-inline-functions}.
3349 Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
3350 calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
3351 neither can recursive calls within the definition).  If there is a
3352 nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
3353 usual.  The function must also be compiled as usual if the program
3354 refers to its address, because that can't be inlined.
3355
3356 @cindex non-static inline function
3357 When an inline function is not @code{static}, then the compiler must assume
3358 that there may be calls from other source files; since a global symbol can
3359 be defined only once in any program, the function must not be defined in
3360 the other source files, so the calls therein cannot be integrated.
3361 Therefore, a non-@code{static} inline function is always compiled on its
3362 own in the usual fashion.
3363
3364 If you specify both @code{inline} and @code{extern} in the function
3365 definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
3366 is the function compiled on its own, not even if you refer to its
3367 address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
3368 if you had only declared the function, and had not defined it.
3369
3370 This combination of @code{inline} and @code{extern} has almost the
3371 effect of a macro.  The way to use it is to put a function definition in
3372 a header file with these keywords, and put another copy of the
3373 definition (lacking @code{inline} and @code{extern}) in a library file.
3374 The definition in the header file will cause most calls to the function
3375 to be inlined.  If any uses of the function remain, they will refer to
3376 the single copy in the library.
3377
3378 For future compatibility with when GCC implements ISO C99 semantics for
3379 inline functions, it is best to use @code{static inline} only.  (The
3380 existing semantics will remain available when @option{-std=gnu89} is
3381 specified, but eventually the default will be @option{-std=gnu99} and
3382 that will implement the C99 semantics, though it does not do so yet.)
3383
3384 GCC does not inline any functions when not optimizing.  It is not
3385 clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
3386 that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
3387 did the easy thing, and turned it off.
3388
3389 @node Extended Asm
3390 @section Assembler Instructions with C Expression Operands
3391 @cindex extended @code{asm}
3392 @cindex @code{asm} expressions
3393 @cindex assembler instructions
3394 @cindex registers
3395
3396 In an assembler instruction using @code{asm}, you can specify the
3397 operands of the instruction using C expressions.  This means you need not
3398 guess which registers or memory locations will contain the data you want
3399 to use.
3400
3401 You must specify an assembler instruction template much like what
3402 appears in a machine description, plus an operand constraint string for
3403 each operand.
3404
3405 For example, here is how to use the 68881's @code{fsinx} instruction:
3406
3407 @example
3408 asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
3409 @end example
3410
3411 @noindent
3412 Here @code{angle} is the C expression for the input operand while
3413 @code{result} is that of the output operand.  Each has @samp{"f"} as its
3414 operand constraint, saying that a floating point register is required.
3415 The @samp{=} in @samp{=f} indicates that the operand is an output; all
3416 output operands' constraints must use @samp{=}.  The constraints use the
3417 same language used in the machine description (@pxref{Constraints}).
3418
3419 Each operand is described by an operand-constraint string followed by
3420 the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
3421 template from the first output operand and another separates the last
3422 output operand from the first input, if any.  Commas separate the
3423 operands within each group.  The total number of operands is currently
3424 limited to 30; this limitation may be lifted in some future version of
3425 GCC.
3426
3427 If there are no output operands but there are input operands, you must
3428 place two consecutive colons surrounding the place where the output
3429 operands would go.
3430
3431 As of GCC version 3.1, it is also possible to specify input and output
3432 operands using symbolic names which can be referenced within the
3433 assembler code.  These names are specified inside square brackets
3434 preceding the constraint string, and can be referenced inside the
3435 assembler code using @code{%[@var{name}]} instead of a percentage sign
3436 followed by the operand number.  Using named operands the above example
3437 could look like:
3438
3439 @example
3440 asm ("fsinx %[angle],%[output]"
3441      : [output] "=f" (result)
3442      : [angle] "f" (angle));
3443 @end example
3444
3445 @noindent
3446 Note that the symbolic operand names have no relation whatsoever to
3447 other C identifiers.  You may use any name you like, even those of
3448 existing C symbols, but must ensure that no two operands within the same
3449 assembler construct use the same symbolic name.
3450
3451 Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check this.
3452 The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot check
3453 whether the operands have data types that are reasonable for the
3454 instruction being executed.  It does not parse the assembler instruction
3455 template and does not know what it means or even whether it is valid
3456 assembler input.  The extended @code{asm} feature is most often used for
3457 machine instructions the compiler itself does not know exist.  If
3458 the output expression cannot be directly addressed (for example, it is a
3459 bit-field), your constraint must allow a register.  In that case, GCC
3460 will use the register as the output of the @code{asm}, and then store
3461 that register into the output.
3462
3463 The ordinary output operands must be write-only; GCC will assume that
3464 the values in these operands before the instruction are dead and need
3465 not be generated.  Extended asm supports input-output or read-write
3466 operands.  Use the constraint character @samp{+} to indicate such an
3467 operand and list it with the output operands.
3468
3469 When the constraints for the read-write operand (or the operand in which
3470 only some of the bits are to be changed) allows a register, you may, as
3471 an alternative, logically split its function into two separate operands,
3472 one input operand and one write-only output operand.  The connection
3473 between them is expressed by constraints which say they need to be in
3474 the same location when the instruction executes.  You can use the same C
3475 expression for both operands, or different expressions.  For example,
3476 here we write the (fictitious) @samp{combine} instruction with
3477 @code{bar} as its read-only source operand and @code{foo} as its
3478 read-write destination:
3479
3480 @example
3481 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
3482 @end example
3483
3484 @noindent
3485 The constraint @samp{"0"} for operand 1 says that it must occupy the
3486 same location as operand 0.  A number in constraint is allowed only in
3487 an input operand and it must refer to an output operand.
3488
3489 Only a number in the constraint can guarantee that one operand will be in
3490 the same place as another.  The mere fact that @code{foo} is the value
3491 of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
3492 same place in the generated assembler code.  The following would not
3493 work reliably:
3494
3495 @example
3496 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
3497 @end example
3498
3499 Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to be in
3500 different registers; GCC knows no reason not to do so.  For example, the
3501 compiler might find a copy of the value of @code{foo} in one register and
3502 use it for operand 1, but generate the output operand 0 in a different
3503 register (copying it afterward to @code{foo}'s own address).  Of course,
3504 since the register for operand 1 is not even mentioned in the assembler
3505 code, the result will not work, but GCC can't tell that.
3506
3507 As of GCC version 3.1, one may write @code{[@var{name}]} instead of
3508 the operand number for a matching constraint.  For example:
3509
3510 @example
3511 asm ("cmoveq %1,%2,%[result]"
3512      : [result] "=r"(result)
3513      : "r" (test), "r"(new), "[result]"(old));
3514 @end example
3515
3516 Some instructions clobber specific hard registers.  To describe this,
3517 write a third colon after the input operands, followed by the names of
3518 the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a realistic
3519 example for the VAX:
3520
3521 @example
3522 asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
3523               : /* no outputs */
3524               : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
3525               : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
3526 @end example
3527
3528 You may not write a clobber description in a way that overlaps with an
3529 input or output operand.  For example, you may not have an operand
3530 describing a register class with one member if you mention that register
3531 in the clobber list.  There is no way for you to specify that an input
3532 operand is modified without also specifying it as an output
3533 operand.  Note that if all the output operands you specify are for this
3534 purpose (and hence unused), you will then also need to specify
3535 @code{volatile} for the @code{asm} construct, as described below, to
3536 prevent GCC from deleting the @code{asm} statement as unused.
3537
3538 If you refer to a particular hardware register from the assembler code,
3539 you will probably have to list the register after the third colon to
3540 tell the compiler the register's value is modified.  In some assemblers,
3541 the register names begin with @samp{%}; to produce one @samp{%} in the
3542 assembler code, you must write @samp{%%} in the input.
3543
3544 If your assembler instruction can alter the condition code register, add
3545 @samp{cc} to the list of clobbered registers.  GCC on some machines
3546 represents the condition codes as a specific hardware register;
3547 @samp{cc} serves to name this register.  On other machines, the
3548 condition code is handled differently, and specifying @samp{cc} has no
3549 effect.  But it is valid no matter what the machine.
3550
3551 If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
3552 fashion, add @samp{memory} to the list of clobbered registers.  This
3553 will cause GCC to not keep memory values cached in registers across
3554 the assembler instruction.  You will also want to add the
3555 @code{volatile} keyword if the memory affected is not listed in the
3556 inputs or outputs of the @code{asm}, as the @samp{memory} clobber does
3557 not count as a side-effect of the @code{asm}.
3558
3559 You can put multiple assembler instructions together in a single
3560 @code{asm} template, separated by the characters normally used in assembly
3561 code for the system.  A combination that works in most places is a newline
3562 to break the line, plus a tab character to move to the instruction field
3563 (written as @samp{\n\t}).  Sometimes semicolons can be used, if the
3564 assembler allows semicolons as a line-breaking character.  Note that some
3565 assembler dialects use semicolons to start a comment.
3566 The input operands are guaranteed not to use any of the clobbered
3567 registers, and neither will the output operands' addresses, so you can
3568 read and write the clobbered registers as many times as you like.  Here
3569 is an example of multiple instructions in a template; it assumes the
3570 subroutine @code{_foo} accepts arguments in registers 9 and 10:
3571
3572 @example
3573 asm ("movl %0,r9\n\tmovl %1,r10\n\tcall _foo"
3574      : /* no outputs */
3575      : "g" (from), "g" (to)
3576      : "r9", "r10");
3577 @end example
3578
3579 Unless an output operand has the @samp{&} constraint modifier, GCC
3580 may allocate it in the same register as an unrelated input operand, on
3581 the assumption the inputs are consumed before the outputs are produced.
3582 This assumption may be false if the assembler code actually consists of
3583 more than one instruction.  In such a case, use @samp{&} for each output
3584 operand that may not overlap an input.  @xref{Modifiers}.
3585
3586 If you want to test the condition code produced by an assembler
3587 instruction, you must include a branch and a label in the @code{asm}
3588 construct, as follows:
3589
3590 @example
3591 asm ("clr %0\n\tfrob %1\n\tbeq 0f\n\tmov #1,%0\n0:"
3592      : "g" (result)
3593      : "g" (input));
3594 @end example
3595
3596 @noindent
3597 This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
3598 and most Unix assemblers do.
3599
3600 Speaking of labels, jumps from one @code{asm} to another are not
3601 supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps, and
3602 therefore they cannot take account of them when deciding how to
3603 optimize.
3604
3605 @cindex macros containing @code{asm}
3606 Usually the most convenient way to use these @code{asm} instructions is to
3607 encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
3608
3609 @example
3610 #define sin(x)       \
3611 (@{ double __value, __arg = (x);   \
3612    asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
3613    __value; @})
3614 @end example
3615
3616 @noindent
3617 Here the variable @code{__arg} is used to make sure that the instruction
3618 operates on a proper @code{double} value, and to accept only those
3619 arguments @code{x} which can convert automatically to a @code{double}.
3620
3621 Another way to make sure the instruction operates on the correct data
3622 type is to use a cast in the @code{asm}.  This is different from using a
3623 variable @code{__arg} in that it converts more different types.  For
3624 example, if the desired type were @code{int}, casting the argument to
3625 @code{int} would accept a pointer with no complaint, while assigning the
3626 argument to an @code{int} variable named @code{__arg} would warn about
3627 using a pointer unless the caller explicitly casts it.
3628
3629 If an @code{asm} has output operands, GCC assumes for optimization
3630 purposes the instruction has no side effects except to change the output
3631 operands.  This does not mean instructions with a side effect cannot be
3632 used, but you must be careful, because the compiler may eliminate them
3633 if the output operands aren't used, or move them out of loops, or
3634 replace two with one if they constitute a common subexpression.  Also,
3635 if your instruction does have a side effect on a variable that otherwise
3636 appears not to change, the old value of the variable may be reused later
3637 if it happens to be found in a register.
3638
3639 You can prevent an @code{asm} instruction from being deleted, moved
3640 significantly, or combined, by writing the keyword @code{volatile} after
3641 the @code{asm}.  For example:
3642
3643 @example
3644 #define get_and_set_priority(new)              \
3645 (@{ int __old;                                  \
3646    asm volatile ("get_and_set_priority %0, %1" \
3647                  : "=g" (__old) : "g" (new));  \
3648    __old; @})
3649 @end example
3650
3651 @noindent
3652 If you write an @code{asm} instruction with no outputs, GCC will know
3653 the instruction has side-effects and will not delete the instruction or
3654 move it outside of loops.
3655
3656 The @code{volatile} keyword indicates that the instruction has
3657 important side-effects.  GCC will not delete a volatile @code{asm} if
3658 it is reachable.  (The instruction can still be deleted if GCC can
3659 prove that control-flow will never reach the location of the
3660 instruction.)  In addition, GCC will not reschedule instructions
3661 across a volatile @code{asm} instruction.  For example:
3662
3663 @example
3664 *(volatile int *)addr = foo;
3665 asm volatile ("eieio" : : );
3666 @end example
3667
3668 @noindent
3669 Assume @code{addr} contains the address of a memory mapped device
3670 register.  The PowerPC @code{eieio} instruction (Enforce In-order
3671 Execution of I/O) tells the CPU to make sure that the store to that
3672 device register happens before it issues any other I/O@.
3673
3674 Note that even a volatile @code{asm} instruction can be moved in ways
3675 that appear insignificant to the compiler, such as across jump
3676 instructions.  You can't expect a sequence of volatile @code{asm}
3677 instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
3678 output, use a single @code{asm}.  Also, GCC will perform some
3679 optimizations across a volatile @code{asm} instruction; GCC does not
3680 ``forget everything'' when it encounters a volatile @code{asm}
3681 instruction the way some other compilers do.
3682
3683 An @code{asm} instruction without any operands or clobbers (an ``old
3684 style'' @code{asm}) will be treated identically to a volatile
3685 @code{asm} instruction.
3686
3687 It is a natural idea to look for a way to give access to the condition
3688 code left by the assembler instruction.  However, when we attempted to
3689 implement this, we found no way to make it work reliably.  The problem
3690 is that output operands might need reloading, which would result in
3691 additional following ``store'' instructions.  On most machines, these
3692 instructions would alter the condition code before there was time to
3693 test it.  This problem doesn't arise for ordinary ``test'' and
3694 ``compare'' instructions because they don't have any output operands.
3695
3696 For reasons similar to those described above, it is not possible to give
3697 an assembler instruction access to the condition code left by previous
3698 instructions.
3699
3700 If you are writing a header file that should be includable in ISO C
3701 programs, write @code{__asm__} instead of @code{asm}.  @xref{Alternate
3702 Keywords}.
3703
3704 @subsection i386 floating point asm operands
3705
3706 There are several rules on the usage of stack-like regs in
3707 asm_operands insns.  These rules apply only to the operands that are
3708 stack-like regs:
3709
3710 @enumerate
3711 @item
3712 Given a set of input regs that die in an asm_operands, it is
3713 necessary to know which are implicitly popped by the asm, and
3714 which must be explicitly popped by gcc.
3715
3716 An input reg that is implicitly popped by the asm must be
3717 explicitly clobbered, unless it is constrained to match an
3718 output operand.
3719
3720 @item
3721 For any input reg that is implicitly popped by an asm, it is
3722 necessary to know how to adjust the stack to compensate for the pop.
3723 If any non-popped input is closer to the top of the reg-stack than
3724 the implicitly popped reg, it would not be possible to know what the
3725 stack looked like---it's not clear how the rest of the stack ``slides
3726 up''.
3727
3728 All implicitly popped input regs must be closer to the top of
3729 the reg-stack than any input that is not implicitly popped.
3730
3731 It is possible that if an input dies in an insn, reload might
3732 use the input reg for an output reload.  Consider this example:
3733
3734 @example
3735 asm ("foo" : "=t" (a) : "f" (b));
3736 @end example
3737
3738 This asm says that input B is not popped by the asm, and that
3739 the asm pushes a result onto the reg-stack, i.e., the stack is one
3740 deeper after the asm than it was before.  But, it is possible that
3741 reload will think that it can use the same reg for both the input and
3742 the output, if input B dies in this insn.
3743
3744 If any input operand uses the @code{f} constraint, all output reg
3745 constraints must use the @code{&} earlyclobber.
3746
3747 The asm above would be written as
3748
3749 @example
3750 asm ("foo" : "=&t" (a) : "f" (b));
3751 @end example
3752
3753 @item
3754 Some operands need to be in particular places on the stack.  All
3755 output operands fall in this category---there is no other way to
3756 know which regs the outputs appear in unless the user indicates
3757 this in the constraints.
3758
3759 Output operands must specifically indicate which reg an output
3760 appears in after an asm.  @code{=f} is not allowed: the operand
3761 constraints must select a class with a single reg.
3762
3763 @item
3764 Output operands may not be ``inserted'' between existing stack regs.
3765 Since no 387 opcode uses a read/write operand, all output operands
3766 are dead before the asm_operands, and are pushed by the asm_operands.
3767 It makes no sense to push anywhere but the top of the reg-stack.
3768
3769 Output operands must start at the top of the reg-stack: output
3770 operands may not ``skip'' a reg.
3771
3772 @item
3773 Some asm statements may need extra stack space for internal
3774 calculations.  This can be guaranteed by clobbering stack registers
3775 unrelated to the inputs and outputs.
3776
3777 @end enumerate
3778
3779 Here are a couple of reasonable asms to want to write.  This asm
3780 takes one input, which is internally popped, and produces two outputs.
3781
3782 @example
3783 asm ("fsincos" : "=t" (cos), "=u" (sin) : "0" (inp));
3784 @end example
3785
3786 This asm takes two inputs, which are popped by the @code{fyl2xp1} opcode,
3787 and replaces them with one output.  The user must code the @code{st(1)}
3788 clobber for reg-stack.c to know that @code{fyl2xp1} pops both inputs.
3789
3790 @example
3791 asm ("fyl2xp1" : "=t" (result) : "0" (x), "u" (y) : "st(1)");
3792 @end example
3793
3794 @ifclear INTERNALS
3795 @c Show the details on constraints if they do not appear elsewhere in
3796 @c the manual
3797 @include md.texi
3798 @end ifclear
3799
3800 @node Asm Labels
3801 @section Controlling Names Used in Assembler Code
3802 @cindex assembler names for identifiers
3803 @cindex names used in assembler code
3804 @cindex identifiers, names in assembler code
3805
3806 You can specify the name to be used in the assembler code for a C
3807 function or variable by writing the @code{asm} (or @code{__asm__})
3808 keyword after the declarator as follows:
3809
3810 @example
3811 int foo asm ("myfoo") = 2;
3812 @end example
3813
3814 @noindent
3815 This specifies that the name to be used for the variable @code{foo} in
3816 the assembler code should be @samp{myfoo} rather than the usual
3817 @samp{_foo}.
3818
3819 On systems where an underscore is normally prepended to the name of a C
3820 function or variable, this feature allows you to define names for the
3821 linker that do not start with an underscore.
3822
3823 It does not make sense to use this feature with a non-static local
3824 variable since such variables do not have assembler names.  If you are
3825 trying to put the variable in a particular register, see @ref{Explicit
3826 Reg Vars}.  GCC presently accepts such code with a warning, but will
3827 probably be changed to issue an error, rather than a warning, in the
3828 future.
3829
3830 You cannot use @code{asm} in this way in a function @emph{definition}; but
3831 you can get the same effect by writing a declaration for the function
3832 before its definition and putting @code{asm} there, like this:
3833
3834 @example
3835 extern func () asm ("FUNC");
3836
3837 func (x, y)
3838      int x, y;
3839 @dots{}
3840 @end example
3841
3842 It is up to you to make sure that the assembler names you choose do not
3843 conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
3844 register name; that would produce completely invalid assembler code.  GCC
3845 does not as yet have the ability to store static variables in registers.
3846 Perhaps that will be added.
3847
3848 @node Explicit Reg Vars
3849 @section Variables in Specified Registers
3850 @cindex explicit register variables
3851 @cindex variables in specified registers
3852 @cindex specified registers
3853 @cindex registers, global allocation
3854
3855 GNU C allows you to put a few global variables into specified hardware
3856 registers.  You can also specify the register in which an ordinary
3857 register variable should be allocated.
3858
3859 @itemize @bullet
3860 @item
3861 Global register variables reserve registers throughout the program.
3862 This may be useful in programs such as programming language
3863 interpreters which have a couple of global variables that are accessed
3864 very often.
3865
3866 @item
3867 Local register variables in specific registers do not reserve the
3868 registers.  The compiler's data flow analysis is capable of determining
3869 where the specified registers contain live values, and where they are
3870 available for other uses.  Stores into local register variables may be deleted
3871 when they appear to be dead according to dataflow analysis.  References
3872 to local register variables may be deleted or moved or simplified.
3873
3874 These local variables are sometimes convenient for use with the extended
3875 @code{asm} feature (@pxref{Extended Asm}), if you want to write one
3876 output of the assembler instruction directly into a particular register.
3877 (This will work provided the register you specify fits the constraints
3878 specified for that operand in the @code{asm}.)
3879 @end itemize
3880
3881 @menu
3882 * Global Reg Vars::
3883 * Local Reg Vars::
3884 @end menu
3885
3886 @node Global Reg Vars
3887 @subsection Defining Global Register Variables
3888 @cindex global register variables
3889 @cindex registers, global variables in
3890
3891 You can define a global register variable in GNU C like this:
3892
3893 @example
3894 register int *foo asm ("a5");
3895 @end example
3896
3897 @noindent
3898 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Choose a
3899 register which is normally saved and restored by function calls on your
3900 machine, so that library routines will not clobber it.
3901
3902 Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
3903 conditionalize your program according to cpu type.  The register
3904 @code{a5} would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer
3905 type.  On machines with register windows, be sure to choose a ``global''
3906 register that is not affected magically by the function call mechanism.
3907
3908 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
3909 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
3910 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
3911
3912 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
3913 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
3914 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
3915
3916 Defining a global register variable in a certain register reserves that
3917 register entirely for this use, at least within the current compilation.
3918 The register will not be allocated for any other purpose in the functions
3919 in the current compilation.  The register will not be saved and restored by
3920 these functions.  Stores into this register are never deleted even if they
3921 would appear to be dead, but references may be deleted or moved or
3922 simplified.
3923
3924 It is not safe to access the global register variables from signal
3925 handlers, or from more than one thread of control, because the system
3926 library routines may temporarily use the register for other things (unless
3927 you recompile them specially for the task at hand).
3928
3929 @cindex @code{qsort}, and global register variables
3930 It is not safe for one function that uses a global register variable to
3931 call another such function @code{foo} by way of a third function
3932 @code{lose} that was compiled without knowledge of this variable (i.e.@: in a
3933 different source file in which the variable wasn't declared).  This is
3934 because @code{lose} might save the register and put some other value there.
3935 For example, you can't expect a global register variable to be available in
3936 the comparison-function that you pass to @code{qsort}, since @code{qsort}
3937 might have put something else in that register.  (If you are prepared to
3938 recompile @code{qsort} with the same global register variable, you can
3939 solve this problem.)
3940
3941 If you want to recompile @code{qsort} or other source files which do not
3942 actually use your global register variable, so that they will not use that
3943 register for any other purpose, then it suffices to specify the compiler
3944 option @option{-ffixed-@var{reg}}.  You need not actually add a global
3945 register declaration to their source code.
3946
3947 A function which can alter the value of a global register variable cannot
3948 safely be called from a function compiled without this variable, because it
3949 could clobber the value the caller expects to find there on return.
3950 Therefore, the function which is the entry point into the part of the
3951 program that uses the global register variable must explicitly save and
3952 restore the value which belongs to its caller.
3953
3954 @cindex register variable after @code{longjmp}
3955 @cindex global register after @code{longjmp}
3956 @cindex value after @code{longjmp}
3957 @findex longjmp
3958 @findex setjmp
3959 On most machines, @code{longjmp} will restore to each global register
3960 variable the value it had at the time of the @code{setjmp}.  On some
3961 machines, however, @code{longjmp} will not change the value of global
3962 register variables.  To be portable, the function that called @code{setjmp}
3963 should make other arrangements to save the values of the global register
3964 variables, and to restore them in a @code{longjmp}.  This way, the same
3965 thing will happen regardless of what @code{longjmp} does.
3966
3967 All global register variable declarations must precede all function
3968 definitions.  If such a declaration could appear after function
3969 definitions, the declaration would be too late to prevent the register from
3970 being used for other purposes in the preceding functions.
3971
3972 Global register variables may not have initial values, because an
3973 executable file has no means to supply initial contents for a register.
3974
3975 On the Sparc, there are reports that g3 @dots{} g7 are suitable
3976 registers, but certain library functions, such as @code{getwd}, as well
3977 as the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
3978 g2 are local temporaries.
3979
3980 On the 68000, a2 @dots{} a5 should be suitable, as should d2 @dots{} d7.
3981 Of course, it will not do to use more than a few of those.
3982
3983 @node Local Reg Vars
3984 @subsection Specifying Registers for Local Variables
3985 @cindex local variables, specifying registers
3986 @cindex specifying registers for local variables
3987 @cindex registers for local variables
3988
3989 You can define a local register variable with a specified register
3990 like this:
3991
3992 @example
3993 register int *foo asm ("a5");
3994 @end example
3995
3996 @noindent
3997 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Note
3998 that this is the same syntax used for defining global register
3999 variables, but for a local variable it would appear within a function.
4000
4001 Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
4002 problem, since specific registers are most often useful with explicit
4003 assembler instructions (@pxref{Extended Asm}).  Both of these things
4004 generally require that you conditionalize your program according to
4005 cpu type.
4006
4007 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
4008 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
4009 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
4010
4011 Defining such a register variable does not reserve the register; it
4012 remains available for other uses in places where flow control determines
4013 the variable's value is not live.  However, these registers are made
4014 unavailable for use in the reload pass; excessive use of this feature
4015 leaves the compiler too few available registers to compile certain
4016 functions.
4017
4018 This option does not guarantee that GCC will generate code that has
4019 this variable in the register you specify at all times.  You may not
4020 code an explicit reference to this register in an @code{asm} statement
4021 and assume it will always refer to this variable.
4022
4023 Stores into local register variables may be deleted when they appear to be dead
4024 according to dataflow analysis.  References to local register variables may
4025 be deleted or moved or simplified.
4026
4027 @node Alternate Keywords
4028 @section Alternate Keywords
4029 @cindex alternate keywords
4030 @cindex keywords, alternate
4031
4032 The option @option{-traditional} disables certain keywords;
4033 @option{-ansi} and the various @option{-std} options disable certain
4034 others.  This causes trouble when you want to use GNU C extensions, or
4035 ISO C features, in a general-purpose header file that should be usable
4036 by all programs, including ISO C programs and traditional ones.  The
4037 keywords @code{asm}, @code{typeof} and @code{inline} cannot be used
4038 since they won't work in a program compiled with @option{-ansi}
4039 (although @code{inline} can be used in a program compiled with
4040 @option{-std=c99}), while the keywords @code{const}, @code{volatile},
4041 @code{signed}, @code{typeof} and @code{inline} won't work in a program
4042 compiled with @option{-traditional}.  The ISO C99 keyword
4043 @code{restrict} is only available when @option{-std=gnu99} (which will
4044 eventually be the default) or @option{-std=c99} (or the equivalent
4045 @option{-std=iso9899:1999}) is used.
4046
4047 The way to solve these problems is to put @samp{__} at the beginning and
4048 end of each problematical keyword.  For example, use @code{__asm__}
4049 instead of @code{asm}, @code{__const__} instead of @code{const}, and
4050 @code{__inline__} instead of @code{inline}.
4051
4052 Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you want to
4053 compile with another compiler, you can define the alternate keywords as
4054 macros to replace them with the customary keywords.  It looks like this:
4055
4056 @example
4057 #ifndef __GNUC__
4058 #define __asm__ asm
4059 #endif
4060 @end example
4061
4062 @findex __extension__
4063 @opindex pedantic
4064 @option{-pedantic} and other options cause warnings for many GNU C extensions.
4065 You can
4066 prevent such warnings within one expression by writing
4067 @code{__extension__} before the expression.  @code{__extension__} has no
4068 effect aside from this.
4069
4070 @node Incomplete Enums
4071 @section Incomplete @code{enum} Types
4072
4073 You can define an @code{enum} tag without specifying its possible values.
4074 This results in an incomplete type, much like what you get if you write
4075 @code{struct foo} without describing the elements.  A later declaration
4076 which does specify the possible values completes the type.
4077
4078 You can't allocate variables or storage using the type while it is
4079 incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
4080
4081 This extension may not be very useful, but it makes the handling of
4082 @code{enum} more consistent with the way @code{struct} and @code{union}
4083 are handled.
4084
4085 This extension is not supported by GNU C++.
4086
4087 @node Function Names
4088 @section Function Names as Strings
4089 @cindex @code{__FUNCTION__} identifier
4090 @cindex @code{__PRETTY_FUNCTION__} identifier
4091 @cindex @code{__func__} identifier
4092
4093 GCC predefines two magic identifiers to hold the name of the current
4094 function.  The identifier @code{__FUNCTION__} holds the name of the function
4095 as it appears in the source.  The identifier @code{__PRETTY_FUNCTION__}
4096 holds the name of the function pretty printed in a language specific
4097 fashion.
4098
4099 These names are always the same in a C function, but in a C++ function
4100 they may be different.  For example, this program:
4101
4102 @smallexample
4103 extern "C" @{
4104 extern int printf (char *, ...);
4105 @}
4106
4107 class a @{
4108  public:
4109   sub (int i)
4110     @{
4111       printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
4112       printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
4113     @}
4114 @};
4115
4116 int
4117 main (void)
4118 @{
4119   a ax;
4120   ax.sub (0);
4121   return 0;
4122 @}
4123 @end smallexample
4124
4125 @noindent
4126 gives this output:
4127
4128 @smallexample
4129 __FUNCTION__ = sub
4130 __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
4131 @end smallexample
4132
4133 The compiler automagically replaces the identifiers with a string
4134 literal containing the appropriate name.  Thus, they are neither
4135 preprocessor macros, like @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, nor
4136 variables.  This means that they catenate with other string literals, and
4137 that they can be used to initialize char arrays.  For example
4138
4139 @smallexample
4140 char here[] = "Function " __FUNCTION__ " in " __FILE__;
4141 @end smallexample
4142
4143 On the other hand, @samp{#ifdef __FUNCTION__} does not have any special
4144 meaning inside a function, since the preprocessor does not do anything
4145 special with the identifier @code{__FUNCTION__}.
4146
4147 Note that these semantics are deprecated, and that GCC 3.2 will handle
4148 @code{__FUNCTION__} and @code{__PRETTY_FUNCTION__} the same way as
4149 @code{__func__}.  @code{__func__} is defined by the ISO standard C99:
4150
4151 @display
4152 The identifier @code{__func__} is implicitly declared by the translator
4153 as if, immediately following the opening brace of each function
4154 definition, the declaration
4155
4156 @smallexample
4157 static const char __func__[] = "function-name";
4158 @end smallexample
4159
4160 appeared, where function-name is the name of the lexically-enclosing
4161 function.  This name is the unadorned name of the function.
4162 @end display
4163
4164 By this definition, @code{__func__} is a variable, not a string literal.
4165 In particular, @code{__func__} does not catenate with other string
4166 literals.
4167
4168 In @code{C++}, @code{__FUNCTION__} and @code{__PRETTY_FUNCTION__} are
4169 variables, declared in the same way as @code{__func__}.
4170
4171 @node Return Address
4172 @section Getting the Return or Frame Address of a Function
4173
4174 These functions may be used to get information about the callers of a
4175 function.
4176
4177 @deftypefn {Built-in Function} {void *} __builtin_return_address (unsigned int @var{level})
4178 This function returns the return address of the current function, or of
4179 one of its callers.  The @var{level} argument is number of frames to
4180 scan up the call stack.  A value of @code{0} yields the return address
4181 of the current function, a value of @code{1} yields the return address
4182 of the caller of the current function, and so forth.
4183
4184 The @var{level} argument must be a constant integer.
4185
4186 On some machines it may be impossible to determine the return address of
4187 any function other than the current one; in such cases, or when the top
4188 of the stack has been reached, this function will return @code{0} or a
4189 random value. In addition, @code{__builtin_frame_address} may be used
4190 to determine if the top of the stack has been reached.
4191
4192 This function should only be used with a nonzero argument for debugging
4193 purposes.
4194 @end deftypefn
4195
4196 @deftypefn {Built-in Function} {void *} __builtin_frame_address (unsigned int @var{level})
4197 This function is similar to @code{__builtin_return_address}, but it
4198 returns the address of the function frame rather than the return address
4199 of the function.  Calling @code{__builtin_frame_address} with a value of
4200 @code{0} yields the frame address of the current function, a value of
4201 @code{1} yields the frame address of the caller of the current function,
4202 and so forth.
4203
4204 The frame is the area on the stack which holds local variables and saved
4205 registers.  The frame address is normally the address of the first word
4206 pushed on to the stack by the function.  However, the exact definition
4207 depends upon the processor and the calling convention.  If the processor
4208 has a dedicated frame pointer register, and the function has a frame,
4209 then @code{__builtin_frame_address} will return the value of the frame
4210 pointer register.
4211
4212 On some machines it may be impossible to determine the frame address of
4213 any function other than the current one; in such cases, or when the top
4214 of the stack has been reached, this function will return @code{0} if
4215 the first frame pointer is properly initialized by the startup code.
4216
4217 This function should only be used with a nonzero argument for debugging
4218 purposes.
4219 @end deftypefn
4220
4221 @node Vector Extensions
4222 @section Using vector instructions through built-in functions
4223
4224 On some targets, the instruction set contains SIMD vector instructions that
4225 operate on multiple values contained in one large register at the same time.
4226 For example, on the i386 the MMX, 3Dnow! and SSE extensions can be used
4227 this way.
4228
4229 The first step in using these extensions is to provide the necessary data
4230 types.  This should be done using an appropriate @code{typedef}:
4231
4232 @example
4233 typedef int v4si __attribute__ ((mode(V4SI)));
4234 @end example
4235
4236 The base type @code{int} is effectively ignored by the compiler, the
4237 actual properties of the new type @code{v4si} are defined by the
4238 @code{__attribute__}.  It defines the machine mode to be used; for vector
4239 types these have the form @code{V@var{n}@var{B}}; @var{n} should be the
4240 number of elements in the vector, and @var{B} should be the base mode of the
4241 individual elements.  The following can be used as base modes:
4242
4243 @table @code
4244 @item QI
4245 An integer that is as wide as the smallest addressable unit, usually 8 bits.
4246 @item HI
4247 An integer, twice as wide as a QI mode integer, usually 16 bits.
4248 @item SI
4249 An integer, four times as wide as a QI mode integer, usually 32 bits.
4250 @item DI
4251 An integer, eight times as wide as a QI mode integer, usually 64 bits.
4252 @item SF
4253 A floating point value, as wide as a SI mode integer, usually 32 bits.
4254 @item DF
4255 A floating point value, as wide as a DI mode integer, usually 64 bits.
4256 @end table
4257
4258 Not all base types or combinations are always valid; which modes can be used
4259 is determined by the target machine.  For example, if targetting the i386 MMX
4260 extensions, only @code{V8QI}, @code{V4HI} and @code{V2SI} are allowed modes.
4261
4262 There are no @code{V1xx} vector modes - they would be identical to the
4263 corresponding base mode.
4264
4265 There is no distinction between signed and unsigned vector modes.  This
4266 distinction is made by the operations that perform on the vectors, not
4267 by the data type.
4268
4269 The types defined in this manner are somewhat special, they cannot be
4270 used with most normal C operations (i.e., a vector addition can @emph{not}
4271 be represented by a normal addition of two vector type variables).  You
4272 can declare only variables and use them in function calls and returns, as
4273 well as in assignments and some casts.  It is possible to cast from one
4274 vector type to another, provided they are of the same size (in fact, you
4275 can also cast vectors to and from other datatypes of the same size).
4276
4277 A port that supports vector operations provides a set of built-in functions
4278 that can be used to operate on vectors.  For example, a function to add two
4279 vectors and multiply the result by a third could look like this:
4280
4281 @example
4282 v4si f (v4si a, v4si b, v4si c)
4283 @{
4284   v4si tmp = __builtin_addv4si (a, b);
4285   return __builtin_mulv4si (tmp, c);
4286 @}
4287
4288 @end example
4289
4290 @node Other Builtins
4291 @section Other built-in functions provided by GCC
4292 @cindex built-in functions
4293 @findex __builtin_isgreater
4294 @findex __builtin_isgreaterequal
4295 @findex __builtin_isless
4296 @findex __builtin_islessequal
4297 @findex __builtin_islessgreater
4298 @findex __builtin_isunordered
4299 @findex abort
4300 @findex abs
4301 @findex alloca
4302 @findex bcmp
4303 @findex bzero
4304 @findex cimag
4305 @findex cimagf
4306 @findex cimagl
4307 @findex conj
4308 @findex conjf
4309 @findex conjl
4310 @findex cos
4311 @findex cosf
4312 @findex cosl
4313 @findex creal
4314 @findex crealf
4315 @findex creall
4316 @findex exit
4317 @findex _exit
4318 @findex _Exit
4319 @findex fabs
4320 @findex fabsf
4321 @findex fabsl
4322 @findex ffs
4323 @findex fprintf
4324 @findex fputs
4325 @findex imaxabs
4326 @findex index
4327 @findex labs
4328 @findex llabs
4329 @findex memcmp
4330 @findex memcpy
4331 @findex memset
4332 @findex printf
4333 @findex rindex
4334 @findex sin
4335 @findex sinf
4336 @findex sinl
4337 @findex sqrt
4338 @findex sqrtf
4339 @findex sqrtl
4340 @findex strcat
4341 @findex strchr
4342 @findex strcmp
4343 @findex strcpy
4344 @findex strcspn
4345 @findex strlen
4346 @findex strncat
4347 @findex strncmp
4348 @findex strncpy
4349 @findex strpbrk
4350 @findex strrchr
4351 @findex strspn
4352 @findex strstr
4353
4354 GCC provides a large number of built-in functions other than the ones
4355 mentioned above.  Some of these are for internal use in the processing
4356 of exceptions or variable-length argument lists and will not be
4357 documented here because they may change from time to time; we do not
4358 recommend general use of these functions.
4359
4360 The remaining functions are provided for optimization purposes.
4361
4362 @opindex fno-builtin
4363 GCC includes built-in versions of many of the functions in the standard
4364 C library.  The versions prefixed with @code{__builtin_} will always be
4365 treated as having the same meaning as the C library function even if you
4366 specify the @option{-fno-builtin} option. (@pxref{C Dialect Options})
4367 Many of these functions are only optimized in certain cases; if they are
4368 not optimized in a particular case, a call to the library function will
4369 be emitted.
4370
4371 @opindex ansi
4372 @opindex std
4373 The functions @code{abort}, @code{exit}, @code{_Exit} and @code{_exit}
4374 are recognized and presumed not to return, but otherwise are not built
4375 in.  @code{_exit} is not recognized in strict ISO C mode (@option{-ansi},
4376 @option{-std=c89} or @option{-std=c99}).  @code{_Exit} is not recognized in
4377 strict C89 mode (@option{-ansi} or @option{-std=c89}).
4378
4379 Outside strict ISO C mode, the functions @code{alloca}, @code{bcmp},
4380 @code{bzero}, @code{index}, @code{rindex} and @code{ffs} may be handled
4381 as built-in functions.  All these functions have corresponding versions
4382 prefixed with @code{__builtin_}, which may be used even in strict C89
4383 mode.
4384
4385 The ISO C99 functions @code{conj}, @code{conjf}, @code{conjl},
4386 @code{creal}, @code{crealf}, @code{creall}, @code{cimag}, @code{cimagf},
4387 @code{cimagl}, @code{llabs} and @code{imaxabs} are handled as built-in
4388 functions except in strict ISO C89 mode.  There are also built-in
4389 versions of the ISO C99 functions @code{cosf}, @code{cosl},
4390 @code{fabsf}, @code{fabsl}, @code{sinf}, @code{sinl}, @code{sqrtf}, and
4391 @code{sqrtl}, that are recognized in any mode since ISO C89 reserves
4392 these names for the purpose to which ISO C99 puts them.  All these
4393 functions have corresponding versions prefixed with @code{__builtin_}.
4394
4395 The ISO C89 functions @code{abs}, @code{cos}, @code{fabs},
4396 @code{fprintf}, @code{fputs}, @code{labs}, @code{memcmp}, @code{memcpy},
4397 @code{memset}, @code{printf}, @code{sin}, @code{sqrt}, @code{strcat},
4398 @code{strchr}, @code{strcmp}, @code{strcpy}, @code{strcspn},
4399 @code{strlen}, @code{strncat}, @code{strncmp}, @code{strncpy},
4400 @code{strpbrk}, @code{strrchr}, @code{strspn}, and @code{strstr} are all
4401 recognized as built-in functions unless @option{-fno-builtin} is
4402 specified (or @option{-fno-builtin-@var{function}} is specified for an
4403 individual function).  All of these functions have corresponding
4404 versions prefixed with @code{__builtin_}.
4405
4406 GCC provides built-in versions of the ISO C99 floating point comparison
4407 macros that avoid raising exceptions for unordered operands.  They have
4408 the same names as the standard macros ( @code{isgreater},
4409 @code{isgreaterequal}, @code{isless}, @code{islessequal},
4410 @code{islessgreater}, and @code{isunordered}) , with @code{__builtin_}
4411 prefixed.  We intend for a library implementor to be able to simply
4412 @code{#define} each standard macro to its built-in equivalent.
4413
4414 @deftypefn {Built-in Function} int __builtin_types_compatible_p (@var{type1}, @var{type2})
4415
4416 You can use the built-in function @code{__builtin_types_compatible_p} to
4417 determine whether two types are the same.
4418
4419 This built-in function returns 1 if the unqualified versions of the
4420 types @var{type1} and @var{type2} (which are types, not expressions) are
4421 compatible, 0 otherwise.  The result of this built-in function can be
4422 used in integer constant expressions.
4423
4424 This built-in function ignores top level qualifiers (e.g., @code{const},
4425 @code{volatile}).  For example, @code{int} is equivalent to @code{const
4426 int}.
4427
4428 The type @code{int[]} and @code{int[5]} are compatible.  On the other
4429 hand, @code{int} and @code{char *} are not compatible, even if the size
4430 of their types, on the particular architecture are the same.  Also, the
4431 amount of pointer indirection is taken into account when determining
4432 similarity.  Consequently, @code{short *} is not similar to
4433 @code{short **}.  Furthermore, two types that are typedefed are
4434 considered compatible if their underlying types are compatible.
4435
4436 An @code{enum} type is considered to be compatible with another
4437 @code{enum} type.  For example, @code{enum @{foo, bar@}} is similar to
4438 @code{enum @{hot, dog@}}.
4439
4440 You would typically use this function in code whose execution varies
4441 depending on the arguments' types.  For example:
4442
4443 @smallexample
4444 #define foo(x)                                                        \
4445   (@{                                                                 \
4446     typeof (x) tmp;                                                   \
4447     if (__builtin_types_compatible_p (typeof (x), long double))       \
4448       tmp = foo_long_double (tmp);                                    \
4449     else if (__builtin_types_compatible_p (typeof (x), double))       \
4450       tmp = foo_double (tmp);                                         \
4451     else if (__builtin_types_compatible_p (typeof (x), float))        \
4452       tmp = foo_float (tmp);                                          \
4453     else                                                              \
4454       abort ();                                                       \
4455     tmp;                                                              \
4456   @})
4457 @end smallexample
4458
4459 @emph{Note:} This construct is only available for C.
4460
4461 @end deftypefn
4462
4463 @deftypefn {Built-in Function} @var{type} __builtin_choose_expr (@var{const_exp}, @var{exp1}, @var{exp2})
4464
4465 You can use the built-in function @code{__builtin_choose_expr} to
4466 evaluate code depending on the value of a constant expression.  This
4467 built-in function returns @var{exp1} if @var{const_exp}, which is a
4468 constant expression that must be able to be determined at compile time,
4469 is nonzero.  Otherwise it returns 0.
4470
4471 This built-in function is analogous to the @samp{? :} operator in C,
4472 except that the expression returned has its type unaltered by promotion
4473 rules.  Also, the built-in function does not evaluate the expression
4474 that was not chosen.  For example, if @var{const_exp} evaluates to true,
4475 @var{exp2} is not evaluated even if it has side-effects.
4476
4477 This built-in function can return an lvalue if the chosen argument is an
4478 lvalue.
4479
4480 If @var{exp1} is returned, the return type is the same as @var{exp1}'s
4481 type.  Similarly, if @var{exp2} is returned, its return type is the same
4482 as @var{exp2}.
4483
4484 Example:
4485
4486 @smallexample
4487 #define foo(x)                                                               \
4488   __builtin_choose_expr (__builtin_types_compatible_p (typeof (x), double),  \
4489     foo_double (x),                                                          \
4490     __builtin_choose_expr (__builtin_types_compatible_p (typeof (x), float), \
4491       foo_float (x),                                                         \
4492       /* @r{The void expression results in a compile-time error}             \
4493          @r{when assigning the result to something.}  */                     \
4494       (void)0))
4495 @end smallexample
4496
4497 @emph{Note:} This construct is only available for C.  Furthermore, the
4498 unused expression (@var{exp1} or @var{exp2} depending on the value of
4499 @var{const_exp}) may still generate syntax errors.  This may change in
4500 future revisions.
4501
4502 @end deftypefn
4503
4504 @deftypefn {Built-in Function} int __builtin_constant_p (@var{exp})
4505 You can use the built-in function @code{__builtin_constant_p} to
4506 determine if a value is known to be constant at compile-time and hence
4507 that GCC can perform constant-folding on expressions involving that
4508 value.  The argument of the function is the value to test.  The function
4509 returns the integer 1 if the argument is known to be a compile-time
4510 constant and 0 if it is not known to be a compile-time constant.  A
4511 return of 0 does not indicate that the value is @emph{not} a constant,
4512 but merely that GCC cannot prove it is a constant with the specified
4513 value of the @option{-O} option.
4514
4515 You would typically use this function in an embedded application where
4516 memory was a critical resource.  If you have some complex calculation,
4517 you may want it to be folded if it involves constants, but need to call
4518 a function if it does not.  For example:
4519
4520 @smallexample
4521 #define Scale_Value(X)      \
4522   (__builtin_constant_p (X) \
4523   ? ((X) * SCALE + OFFSET) : Scale (X))
4524 @end smallexample
4525
4526 You may use this built-in function in either a macro or an inline
4527 function.  However, if you use it in an inlined function and pass an
4528 argument of the function as the argument to the built-in, GCC will
4529 never return 1 when you call the inline function with a string constant
4530 or compound literal (@pxref{Compound Literals}) and will not return 1
4531 when you pass a constant numeric value to the inline function unless you
4532 specify the @option{-O} option.
4533
4534 You may also use @code{__builtin_constant_p} in initializers for static
4535 data.  For instance, you can write
4536
4537 @smallexample
4538 static const int table[] = @{
4539    __builtin_constant_p (EXPRESSION) ? (EXPRESSION) : -1,
4540    /* ... */
4541 @};
4542 @end smallexample
4543
4544 @noindent
4545 This is an acceptable initializer even if @var{EXPRESSION} is not a
4546 constant expression.  GCC must be more conservative about evaluating the
4547 built-in in this case, because it has no opportunity to perform
4548 optimization.
4549
4550 Previous versions of GCC did not accept this built-in in data
4551 initializers.  The earliest version where it is completely safe is
4552 3.0.1.
4553 @end deftypefn
4554
4555 @deftypefn {Built-in Function} long __builtin_expect (long @var{exp}, long @var{c})
4556 @opindex fprofile-arcs
4557 You may use @code{__builtin_expect} to provide the compiler with
4558 branch prediction information.  In general, you should prefer to
4559 use actual profile feedback for this (@option{-fprofile-arcs}), as
4560 programmers are notoriously bad at predicting how their programs
4561 actually perform.  However, there are applications in which this
4562 data is hard to collect.
4563
4564 The return value is the value of @var{exp}, which should be an
4565 integral expression.  The value of @var{c} must be a compile-time
4566 constant.  The semantics of the built-in are that it is expected
4567 that @var{exp} == @var{c}.  For example:
4568
4569 @smallexample
4570 if (__builtin_expect (x, 0))
4571   foo ();
4572 @end smallexample
4573
4574 @noindent
4575 would indicate that we do not expect to call @code{foo}, since
4576 we expect @code{x} to be zero.  Since you are limited to integral
4577 expressions for @var{exp}, you should use constructions such as
4578
4579 @smallexample
4580 if (__builtin_expect (ptr != NULL, 1))
4581   error ();
4582 @end smallexample
4583
4584 @noindent
4585 when testing pointer or floating-point values.
4586 @end deftypefn
4587
4588 @deftypefn {Built-in Function} void __builtin_prefetch (void *@var{addr}, ...)
4589 This function is used to minimize cache-miss latency by moving data into
4590 a cache before it is accessed.
4591 You can insert calls to @code{__builtin_prefetch} into code for which
4592 you know addresses of data in memory that is likely to be accessed soon.
4593 If the target supports them, data prefetch instructions will be generated.
4594 If the prefetch is done early enough before the access then the data will
4595 be in the cache by the time it is accessed.
4596
4597 The value of @var{addr} is the address of the memory to prefetch.
4598 There are two optional arguments, @var{rw} and @var{locality}.
4599 The value of @var{rw} is a compile-time constant one or zero; one
4600 means that the prefetch is preparing for a write to the memory address
4601 and zero, the default, means that the prefetch is preparing for a read.
4602 The value @var{locality} must be a compile-time constant integer between
4603 zero and three.  A value of zero means that the data has no temporal
4604 locality, so it need not be left in the cache after the access.  A value
4605 of three means that the data has a high degree of temporal locality and
4606 should be left in all levels of cache possible.  Values of one and two
4607 mean, respectively, a low or moderate degree of temporal locality.  The
4608 default is three.
4609
4610 @smallexample
4611 for (i = 0; i < n; i++)
4612   @{
4613     a[i] = a[i] + b[i];
4614     __builtin_prefetch (&a[i+j], 1, 1);
4615     __builtin_prefetch (&b[i+j], 0, 1);
4616     /* ... */
4617   @}
4618 @end smallexample
4619
4620 Data prefetch does not generate faults if @var{addr} is invalid, but 
4621 the address expression itself must be valid.  For example, a prefetch
4622 of @code{p->next} will not fault if @code{p->next} is not a valid
4623 address, but evaluation will fault if @code{p} is not a valid address.
4624
4625 If the target does not support data prefetch, the address expression
4626 is evaluated if it includes side effects but no other code is generated
4627 and GCC does not issue a warning.
4628 @end deftypefn
4629
4630 @node Pragmas
4631 @section Pragmas Accepted by GCC
4632 @cindex pragmas
4633 @cindex #pragma
4634
4635 GCC supports several types of pragmas, primarily in order to compile
4636 code originally written for other compilers.  Note that in general
4637 we do not recommend the use of pragmas; @xref{Function Attributes},
4638 for further explanation.
4639
4640 @menu
4641 * ARM Pragmas::
4642 * Darwin Pragmas::
4643 @end menu
4644
4645 @node ARM Pragmas
4646 @subsection ARM Pragmas
4647
4648 The ARM target defines pragmas for controlling the default addition of
4649 @code{long_call} and @code{short_call} attributes to functions.
4650 @xref{Function Attributes}, for information about the effects of these
4651 attributes.
4652
4653 @table @code
4654 @item long_calls
4655 @cindex pragma, long_calls
4656 Set all subsequent functions to have the @code{long_call} attribute.
4657
4658 @item no_long_calls
4659 @cindex pragma, no_long_calls
4660 Set all subsequent functions to have the @code{short_call} attribute.
4661
4662 @item long_calls_off
4663 @cindex pragma, long_calls_off
4664 Do not affect the @code{long_call} or @code{short_call} attributes of
4665 subsequent functions.
4666 @end table
4667
4668 @c Describe c4x pragmas here.
4669 @c Describe h8300 pragmas here.
4670 @c Describe i370 pragmas here.
4671 @c Describe i960 pragmas here.
4672 @c Describe sh pragmas here.
4673 @c Describe v850 pragmas here.
4674
4675 @node Darwin Pragmas
4676 @subsection Darwin Pragmas
4677
4678 The following pragmas are available for all architectures running the
4679 Darwin operating system.  These are useful for compatibility with other
4680 MacOS compilers.
4681
4682 @table @code
4683 @item mark @var{tokens}@dots{}
4684 @cindex pragma, mark
4685 This pragma is accepted, but has no effect.
4686
4687 @item options align=@var{alignment}
4688 @cindex pragma, options align
4689 This pragma sets the alignment of fields in structures.  The values of
4690 @var{alignment} may be @code{mac68k}, to emulate m68k alignment, or
4691 @code{power}, to emulate PowerPC alignment.  Uses of this pragma nest
4692 properly; to restore the previous setting, use @code{reset} for the
4693 @var{alignment}.
4694
4695 @item segment @var{tokens}@dots{}
4696 @cindex pragma, segment
4697 This pragma is accepted, but has no effect.
4698
4699 @item unused (@var{var} [, @var{var}]@dots{})
4700 @cindex pragma, unused
4701 This pragma declares variables to be possibly unused.  GCC will not
4702 produce warnings for the listed variables.  The effect is similar to
4703 that of the @code{unused} attribute, except that this pragma may appear
4704 anywhere within the variables' scopes.
4705 @end table
4706
4707 @node Unnamed Fields
4708 @section Unnamed struct/union fields within structs/unions.
4709 @cindex struct
4710 @cindex union
4711
4712 For compatibility with other compilers, GCC allows you to define
4713 a structure or union that contains, as fields, structures and unions
4714 without names.  For example:
4715
4716 @example
4717 struct @{
4718   int a;
4719   union @{
4720     int b;
4721     float c;
4722   @};
4723   int d;
4724 @} foo;
4725 @end example
4726
4727 In this example, the user would be able to access members of the unnamed
4728 union with code like @samp{foo.b}.  Note that only unnamed structs and
4729 unions are allowed, you may not have, for example, an unnamed
4730 @code{int}.
4731
4732 You must never create such structures that cause ambiguous field definitions.
4733 For example, this structure:
4734
4735 @example
4736 struct @{
4737   int a;
4738   struct @{
4739     int a;
4740   @};
4741 @} foo;
4742 @end example
4743
4744 It is ambiguous which @code{a} is being referred to with @samp{foo.a}.
4745 Such constructs are not supported and must be avoided.  In the future,
4746 such constructs may be detected and treated as compilation errors.
4747
4748 @node C++ Extensions
4749 @chapter Extensions to the C++ Language
4750 @cindex extensions, C++ language
4751 @cindex C++ language extensions
4752
4753 The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and you
4754 can also use most of the C language extensions in your C++ programs).  If you
4755 want to write code that checks whether these features are available, you can
4756 test for the GNU compiler the same way as for C programs: check for a
4757 predefined macro @code{__GNUC__}.  You can also use @code{__GNUG__} to
4758 test specifically for GNU C++ (@pxref{Standard Predefined,,Standard
4759 Predefined Macros,cpp.info,The C Preprocessor}).
4760
4761 @menu
4762 * Min and Max::         C++ Minimum and maximum operators.
4763 * Volatiles::           What constitutes an access to a volatile object.
4764 * Restricted Pointers:: C99 restricted pointers and references.
4765 * Vague Linkage::       Where G++ puts inlines, vtables and such.
4766 * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
4767                         declarations and definitions.
4768 * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
4769                         each needed template instantiation is emitted.
4770 * Bound member functions:: You can extract a function pointer to the
4771                         method denoted by a @samp{->*} or @samp{.*} expression.
4772 * C++ Attributes::      Variable, function, and type attributes for C++ only.
4773 * Java Exceptions::     Tweaking exception handling to work with Java.
4774 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
4775 * Backwards Compatibility:: Compatibilities with earlier definitions of C++.
4776 @end menu
4777
4778 @node Min and Max
4779 @section Minimum and Maximum Operators in C++
4780
4781 It is very convenient to have operators which return the ``minimum'' or the
4782 ``maximum'' of two arguments.  In GNU C++ (but not in GNU C),
4783
4784 @table @code
4785 @item @var{a} <? @var{b}
4786 @findex <?
4787 @cindex minimum operator
4788 is the @dfn{minimum}, returning the smaller of the numeric values
4789 @var{a} and @var{b};
4790
4791 @item @var{a} >? @var{b}
4792 @findex >?
4793 @cindex maximum operator
4794 is the @dfn{maximum}, returning the larger of the numeric values @var{a}
4795 and @var{b}.
4796 @end table
4797
4798 These operations are not primitive in ordinary C++, since you can
4799 use a macro to return the minimum of two things in C++, as in the
4800 following example.
4801
4802 @example
4803 #define MIN(X,Y) ((X) < (Y) ? : (X) : (Y))
4804 @end example
4805
4806 @noindent
4807 You might then use @w{@samp{int min = MIN (i, j);}} to set @var{min} to
4808 the minimum value of variables @var{i} and @var{j}.
4809
4810 However, side effects in @code{X} or @code{Y} may cause unintended
4811 behavior.  For example, @code{MIN (i++, j++)} will fail, incrementing
4812 the smaller counter twice.  A GNU C extension allows you to write safe
4813 macros that avoid this kind of problem (@pxref{Naming Types,,Naming an
4814 Expression's Type}).  However, writing @code{MIN} and @code{MAX} as
4815 macros also forces you to use function-call notation for a
4816 fundamental arithmetic operation.  Using GNU C++ extensions, you can
4817 write @w{@samp{int min = i <? j;}} instead.
4818
4819 Since @code{<?} and @code{>?} are built into the compiler, they properly
4820 handle expressions with side-effects;  @w{@samp{int min = i++ <? j++;}}
4821 works correctly.
4822
4823 @node Volatiles
4824 @section When is a Volatile Object Accessed?
4825 @cindex accessing volatiles
4826 @cindex volatile read
4827 @cindex volatile write
4828 @cindex volatile access
4829
4830 Both the C and C++ standard have the concept of volatile objects.  These
4831 are normally accessed by pointers and used for accessing hardware.  The
4832 standards encourage compilers to refrain from optimizations
4833 concerning accesses to volatile objects that it might perform on
4834 non-volatile objects.  The C standard leaves it implementation defined
4835 as to what constitutes a volatile access.  The C++ standard omits to
4836 specify this, except to say that C++ should behave in a similar manner
4837 to C with respect to volatiles, where possible.  The minimum either
4838 standard specifies is that at a sequence point all previous accesses to
4839 volatile objects have stabilized and no subsequent accesses have
4840 occurred.  Thus an implementation is free to reorder and combine
4841 volatile accesses which occur between sequence points, but cannot do so
4842 for accesses across a sequence point.  The use of volatiles does not
4843 allow you to violate the restriction on updating objects multiple times
4844 within a sequence point.
4845
4846 In most expressions, it is intuitively obvious what is a read and what is
4847 a write.  For instance
4848
4849 @example
4850 volatile int *dst = @var{somevalue};
4851 volatile int *src = @var{someothervalue};
4852 *dst = *src;
4853 @end example
4854
4855 @noindent
4856 will cause a read of the volatile object pointed to by @var{src} and stores the
4857 value into the volatile object pointed to by @var{dst}.  There is no
4858 guarantee that these reads and writes are atomic, especially for objects
4859 larger than @code{int}.
4860
4861 Less obvious expressions are where something which looks like an access
4862 is used in a void context.  An example would be,
4863
4864 @example
4865 volatile int *src = @var{somevalue};
4866 *src;
4867 @end example
4868
4869 With C, such expressions are rvalues, and as rvalues cause a read of
4870 the object, GCC interprets this as a read of the volatile being pointed
4871 to.  The C++ standard specifies that such expressions do not undergo
4872 lvalue to rvalue conversion, and that the type of the dereferenced
4873 object may be incomplete.  The C++ standard does not specify explicitly
4874 that it is this lvalue to rvalue conversion which is responsible for
4875 causing an access.  However, there is reason to believe that it is,
4876 because otherwise certain simple expressions become undefined.  However,
4877 because it would surprise most programmers, G++ treats dereferencing a
4878 pointer to volatile object of complete type in a void context as a read
4879 of the object.  When the object has incomplete type, G++ issues a
4880 warning.
4881
4882 @example
4883 struct S;
4884 struct T @{int m;@};
4885 volatile S *ptr1 = @var{somevalue};
4886 volatile T *ptr2 = @var{somevalue};
4887 *ptr1;
4888 *ptr2;
4889 @end example
4890
4891 In this example, a warning is issued for @code{*ptr1}, and @code{*ptr2}
4892 causes a read of the object pointed to.  If you wish to force an error on
4893 the first case, you must force a conversion to rvalue with, for instance
4894 a static cast, @code{static_cast<S>(*ptr1)}.
4895
4896 When using a reference to volatile, G++ does not treat equivalent
4897 expressions as accesses to volatiles, but instead issues a warning that
4898 no volatile is accessed.  The rationale for this is that otherwise it
4899 becomes difficult to determine where volatile access occur, and not
4900 possible to ignore the return value from functions returning volatile
4901 references.  Again, if you wish to force a read, cast the reference to
4902 an rvalue.
4903
4904 @node Restricted Pointers
4905 @section Restricting Pointer Aliasing
4906 @cindex restricted pointers
4907 @cindex restricted references
4908 @cindex restricted this pointer
4909
4910 As with gcc, g++ understands the C99 feature of restricted pointers,
4911 specified with the @code{__restrict__}, or @code{__restrict} type
4912 qualifier.  Because you cannot compile C++ by specifying the @option{-std=c99}
4913 language flag, @code{restrict} is not a keyword in C++.
4914
4915 In addition to allowing restricted pointers, you can specify restricted
4916 references, which indicate that the reference is not aliased in the local
4917 context.
4918
4919 @example
4920 void fn (int *__restrict__ rptr, int &__restrict__ rref)
4921 @{
4922   @dots{}
4923 @}
4924 @end example
4925
4926 @noindent
4927 In the body of @code{fn}, @var{rptr} points to an unaliased integer and
4928 @var{rref} refers to a (different) unaliased integer.
4929
4930 You may also specify whether a member function's @var{this} pointer is
4931 unaliased by using @code{__restrict__} as a member function qualifier.
4932
4933 @example
4934 void T::fn () __restrict__
4935 @{
4936   @dots{}
4937 @}
4938 @end example
4939
4940 @noindent
4941 Within the body of @code{T::fn}, @var{this} will have the effective
4942 definition @code{T *__restrict__ const this}.  Notice that the
4943 interpretation of a @code{__restrict__} member function qualifier is
4944 different to that of @code{const} or @code{volatile} qualifier, in that it
4945 is applied to the pointer rather than the object.  This is consistent with
4946 other compilers which implement restricted pointers.
4947
4948 As with all outermost parameter qualifiers, @code{__restrict__} is
4949 ignored in function definition matching.  This means you only need to
4950 specify @code{__restrict__} in a function definition, rather than
4951 in a function prototype as well.
4952
4953 @node Vague Linkage
4954 @section Vague Linkage
4955 @cindex vague linkage
4956
4957 There are several constructs in C++ which require space in the object
4958 file but are not clearly tied to a single translation unit.  We say that
4959 these constructs have ``vague linkage''.  Typically such constructs are
4960 emitted wherever they are needed, though sometimes we can be more
4961 clever.
4962
4963 @table @asis
4964 @item Inline Functions
4965 Inline functions are typically defined in a header file which can be
4966 included in many different compilations.  Hopefully they can usually be
4967 inlined, but sometimes an out-of-line copy is necessary, if the address
4968 of the function is taken or if inlining fails.  In general, we emit an
4969 out-of-line copy in all translation units where one is needed.  As an
4970 exception, we only emit inline virtual functions with the vtable, since
4971 it will always require a copy.
4972
4973 Local static variables and string constants used in an inline function
4974 are also considered to have vague linkage, since they must be shared
4975 between all inlined and out-of-line instances of the function.
4976
4977 @item VTables
4978 @cindex vtable
4979 C++ virtual functions are implemented in most compilers using a lookup
4980 table, known as a vtable.  The vtable contains pointers to the virtual
4981 functions provided by a class, and each object of the class contains a
4982 pointer to its vtable (or vtables, in some multiple-inheritance
4983 situations).  If the class declares any non-inline, non-pure virtual
4984 functions, the first one is chosen as the ``key method'' for the class,
4985 and the vtable is only emitted in the translation unit where the key
4986 method is defined.
4987
4988 @emph{Note:} If the chosen key method is later defined as inline, the
4989 vtable will still be emitted in every translation unit which defines it.
4990 Make sure that any inline virtuals are declared inline in the class
4991 body, even if they are not defined there.
4992
4993 @item type_info objects
4994 @cindex type_info
4995 @cindex RTTI
4996 C++ requires information about types to be written out in order to
4997 implement @samp{dynamic_cast}, @samp{typeid} and exception handling.
4998 For polymorphic classes (classes with virtual functions), the type_info
4999 object is written out along with the vtable so that @samp{dynamic_cast}
5000 can determine the dynamic type of a class object at runtime.  For all
5001 other types, we write out the type_info object when it is used: when
5002 applying @samp{typeid} to an expression, throwing an object, or
5003 referring to a type in a catch clause or exception specification.
5004
5005 @item Template Instantiations
5006 Most everything in this section also applies to template instantiations,
5007 but there are other options as well.
5008 @xref{Template Instantiation,,Where's the Template?}.
5009
5010 @end table
5011
5012 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
5013 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, duplicate copies of
5014 these constructs will be discarded at link time.  This is known as
5015 COMDAT support.
5016
5017 On targets that don't support COMDAT, but do support weak symbols, GCC
5018 will use them.  This way one copy will override all the others, but
5019 the unused copies will still take up space in the executable.
5020
5021 For targets which do not support either COMDAT or weak symbols,
5022 most entities with vague linkage will be emitted as local symbols to
5023 avoid duplicate definition errors from the linker.  This will not happen
5024 for local statics in inlines, however, as having multiple copies will
5025 almost certainly break things.
5026
5027 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
5028 another way to control placement of these constructs.
5029
5030 @node C++ Interface
5031 @section Declarations and Definitions in One Header
5032
5033 @cindex interface and implementation headers, C++
5034 @cindex C++ interface and implementation headers
5035 C++ object definitions can be quite complex.  In principle, your source
5036 code will need two kinds of things for each object that you use across
5037 more than one source file.  First, you need an @dfn{interface}
5038 specification, describing its structure with type declarations and
5039 function prototypes.  Second, you need the @dfn{implementation} itself.
5040 It can be tedious to maintain a separate interface description in a
5041 header file, in parallel to the actual implementation.  It is also
5042 dangerous, since separate interface and implementation definitions may
5043 not remain parallel.
5044
5045 @cindex pragmas, interface and implementation
5046 With GNU C++, you can use a single header file for both purposes.
5047
5048 @quotation
5049 @emph{Warning:} The mechanism to specify this is in transition.  For the
5050 nonce, you must use one of two @code{#pragma} commands; in a future
5051 release of GNU C++, an alternative mechanism will make these
5052 @code{#pragma} commands unnecessary.
5053 @end quotation
5054
5055 The header file contains the full definitions, but is marked with
5056 @samp{#pragma interface} in the source code.  This allows the compiler
5057 to use the header file only as an interface specification when ordinary
5058 source files incorporate it with @code{#include}.  In the single source
5059 file where the full implementation belongs, you can use either a naming
5060 convention or @samp{#pragma implementation} to indicate this alternate
5061 use of the header file.
5062
5063 @table @code
5064 @item #pragma interface
5065 @itemx #pragma interface "@var{subdir}/@var{objects}.h"
5066 @kindex #pragma interface
5067 Use this directive in @emph{header files} that define object classes, to save
5068 space in most of the object files that use those classes.  Normally,
5069 local copies of certain information (backup copies of inline member
5070 functions, debugging information, and the internal tables that implement
5071 virtual functions) must be kept in each object file that includes class
5072 definitions.  You can use this pragma to avoid such duplication.  When a
5073 header file containing @samp{#pragma interface} is included in a
5074 compilation, this auxiliary information will not be generated (unless
5075 the main input source file itself uses @samp{#pragma implementation}).
5076 Instead, the object files will contain references to be resolved at link
5077 time.
5078
5079 The second form of this directive is useful for the case where you have
5080 multiple headers with the same name in different directories.  If you
5081 use this form, you must specify the same string to @samp{#pragma
5082 implementation}.
5083
5084 @item #pragma implementation
5085 @itemx #pragma implementation "@var{objects}.h"
5086 @kindex #pragma implementation
5087 Use this pragma in a @emph{main input file}, when you want full output from
5088 included header files to be generated (and made globally visible).  The
5089 included header file, in turn, should use @samp{#pragma interface}.
5090 Backup copies of inline member functions, debugging information, and the
5091 internal tables used to implement virtual functions are all generated in
5092 implementation files.
5093
5094 @cindex implied @code{#pragma implementation}
5095 @cindex @code{#pragma implementation}, implied
5096 @cindex naming convention, implementation headers
5097 If you use @samp{#pragma implementation} with no argument, it applies to
5098 an include file with the same basename@footnote{A file's @dfn{basename}
5099 was the name stripped of all leading path information and of trailing
5100 suffixes, such as @samp{.h} or @samp{.C} or @samp{.cc}.} as your source
5101 file.  For example, in @file{allclass.cc}, giving just
5102 @samp{#pragma implementation}
5103 by itself is equivalent to @samp{#pragma implementation "allclass.h"}.
5104
5105 In versions of GNU C++ prior to 2.6.0 @file{allclass.h} was treated as
5106 an implementation file whenever you would include it from
5107 @file{allclass.cc} even if you never specified @samp{#pragma
5108 implementation}.  This was deemed to be more trouble than it was worth,
5109 however, and disabled.
5110
5111 If you use an explicit @samp{#pragma implementation}, it must appear in
5112 your source file @emph{before} you include the affected header files.
5113
5114 Use the string argument if you want a single implementation file to
5115 include code from multiple header files.  (You must also use
5116 @samp{#include} to include the header file; @samp{#pragma
5117 implementation} only specifies how to use the file---it doesn't actually
5118 include it.)
5119
5120 There is no way to split up the contents of a single header file into
5121 multiple implementation files.
5122 @end table
5123
5124 @cindex inlining and C++ pragmas
5125 @cindex C++ pragmas, effect on inlining
5126 @cindex pragmas in C++, effect on inlining
5127 @samp{#pragma implementation} and @samp{#pragma interface} also have an
5128 effect on function inlining.
5129
5130 If you define a class in a header file marked with @samp{#pragma
5131 interface}, the effect on a function defined in that class is similar to
5132 an explicit @code{extern} declaration---the compiler emits no code at
5133 all to define an independent version of the function.  Its definition
5134 is used only for inlining with its callers.
5135
5136 @opindex fno-implement-inlines
5137 Conversely, when you include the same header file in a main source file
5138 that declares it as @samp{#pragma implementation}, the compiler emits
5139 code for the function itself; this defines a version of the function
5140 that can be found via pointers (or by callers compiled without
5141 inlining).  If all calls to the function can be inlined, you can avoid
5142 emitting the function by compiling with @option{-fno-implement-inlines}.
5143 If any calls were not inlined, you will get linker errors.
5144
5145 @node Template Instantiation
5146 @section Where's the Template?
5147
5148 @cindex template instantiation
5149
5150 C++ templates are the first language feature to require more
5151 intelligence from the environment than one usually finds on a UNIX
5152 system.  Somehow the compiler and linker have to make sure that each
5153 template instance occurs exactly once in the executable if it is needed,
5154 and not at all otherwise.  There are two basic approaches to this
5155 problem, which I will refer to as the Borland model and the Cfront model.
5156
5157 @table @asis
5158 @item Borland model
5159 Borland C++ solved the template instantiation problem by adding the code
5160 equivalent of common blocks to their linker; the compiler emits template
5161 instances in each translation unit that uses them, and the linker
5162 collapses them together.  The advantage of this model is that the linker
5163 only has to consider the object files themselves; there is no external
5164 complexity to worry about.  This disadvantage is that compilation time
5165 is increased because the template code is being compiled repeatedly.
5166 Code written for this model tends to include definitions of all
5167 templates in the header file, since they must be seen to be
5168 instantiated.
5169
5170 @item Cfront model
5171 The AT&T C++ translator, Cfront, solved the template instantiation
5172 problem by creating the notion of a template repository, an
5173 automatically maintained place where template instances are stored.  A
5174 more modern version of the repository works as follows: As individual
5175 object files are built, the compiler places any template definitions and
5176 instantiations encountered in the repository.  At link time, the link
5177 wrapper adds in the objects in the repository and compiles any needed
5178 instances that were not previously emitted.  The advantages of this
5179 model are more optimal compilation speed and the ability to use the
5180 system linker; to implement the Borland model a compiler vendor also
5181 needs to replace the linker.  The disadvantages are vastly increased
5182 complexity, and thus potential for error; for some code this can be
5183 just as transparent, but in practice it can been very difficult to build
5184 multiple programs in one directory and one program in multiple
5185 directories.  Code written for this model tends to separate definitions
5186 of non-inline member templates into a separate file, which should be
5187 compiled separately.
5188 @end table
5189
5190 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
5191 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, g++ supports the
5192 Borland model.  On other systems, g++ implements neither automatic
5193 model.
5194
5195 A future version of g++ will support a hybrid model whereby the compiler
5196 will emit any instantiations for which the template definition is
5197 included in the compile, and store template definitions and
5198 instantiation context information into the object file for the rest.
5199 The link wrapper will extract that information as necessary and invoke
5200 the compiler to produce the remaining instantiations.  The linker will
5201 then combine duplicate instantiations.
5202
5203 In the mean time, you have the following options for dealing with
5204 template instantiations:
5205
5206 @enumerate
5207 @item
5208 @opindex frepo
5209 Compile your template-using code with @option{-frepo}.  The compiler will
5210 generate files with the extension @samp{.rpo} listing all of the
5211 template instantiations used in the corresponding object files which
5212 could be instantiated there; the link wrapper, @samp{collect2}, will
5213 then update the @samp{.rpo} files to tell the compiler where to place
5214 those instantiations and rebuild any affected object files.  The
5215 link-time overhead is negligible after the first pass, as the compiler
5216 will continue to place the instantiations in the same files.
5217
5218 This is your best option for application code written for the Borland
5219 model, as it will just work.  Code written for the Cfront model will
5220 need to be modified so that the template definitions are available at
5221 one or more points of instantiation; usually this is as simple as adding
5222 @code{#include <tmethods.cc>} to the end of each template header.
5223
5224 For library code, if you want the library to provide all of the template
5225 instantiations it needs, just try to link all of its object files
5226 together; the link will fail, but cause the instantiations to be
5227 generated as a side effect.  Be warned, however, that this may cause
5228 conflicts if multiple libraries try to provide the same instantiations.
5229 For greater control, use explicit instantiation as described in the next
5230 option.
5231
5232 @item
5233 @opindex fno-implicit-templates
5234 Compile your code with @option{-fno-implicit-templates} to disable the
5235 implicit generation of template instances, and explicitly instantiate
5236 all the ones you use.  This approach requires more knowledge of exactly
5237 which instances you need than do the others, but it's less
5238 mysterious and allows greater control.  You can scatter the explicit
5239 instantiations throughout your program, perhaps putting them in the
5240 translation units where the instances are used or the translation units
5241 that define the templates themselves; you can put all of the explicit
5242 instantiations you need into one big file; or you can create small files
5243 like
5244
5245 @example
5246 #include "Foo.h"
5247 #include "Foo.cc"
5248
5249 template class Foo<int>;
5250 template ostream& operator <<
5251                 (ostream&, const Foo<int>&);
5252 @end example
5253
5254 for each of the instances you need, and create a template instantiation
5255 library from those.
5256
5257 If you are using Cfront-model code, you can probably get away with not
5258 using @option{-fno-implicit-templates} when compiling files that don't
5259 @samp{#include} the member template definitions.
5260
5261 If you use one big file to do the instantiations, you may want to
5262 compile it without @option{-fno-implicit-templates} so you get all of the
5263 instances required by your explicit instantiations (but not by any
5264 other files) without having to specify them as well.
5265
5266 g++ has extended the template instantiation syntax outlined in the
5267 Working Paper to allow forward declaration of explicit instantiations
5268 (with @code{extern}), instantiation of the compiler support data for a
5269 template class (i.e.@: the vtable) without instantiating any of its
5270 members (with @code{inline}), and instantiation of only the static data
5271 members of a template class, without the support data or member
5272 functions (with (@code{static}):
5273
5274 @example
5275 extern template int max (int, int);
5276 inline template class Foo<int>;
5277 static template class Foo<int>;
5278 @end example
5279
5280 @item
5281 Do nothing.  Pretend g++ does implement automatic instantiation
5282 management.  Code written for the Borland model will work fine, but
5283 each translation unit will contain instances of each of the templates it
5284 uses.  In a large program, this can lead to an unacceptable amount of code
5285 duplication.
5286
5287 @item
5288 @opindex fexternal-templates
5289 Add @samp{#pragma interface} to all files containing template
5290 definitions.  For each of these files, add @samp{#pragma implementation
5291 "@var{filename}"} to the top of some @samp{.C} file which
5292 @samp{#include}s it.  Then compile everything with
5293 @option{-fexternal-templates}.  The templates will then only be expanded
5294 in the translation unit which implements them (i.e.@: has a @samp{#pragma
5295 implementation} line for the file where they live); all other files will
5296 use external references.  If you're lucky, everything should work
5297 properly.  If you get undefined symbol errors, you need to make sure
5298 that each template instance which is used in the program is used in the
5299 file which implements that template.  If you don't have any use for a
5300 particular instance in that file, you can just instantiate it
5301 explicitly, using the syntax from the latest C++ working paper:
5302
5303 @example
5304 template class A<int>;
5305 template ostream& operator << (ostream&, const A<int>&);
5306 @end example
5307
5308 This strategy will work with code written for either model.  If you are
5309 using code written for the Cfront model, the file containing a class
5310 template and the file containing its member templates should be
5311 implemented in the same translation unit.
5312
5313 @item
5314 @opindex falt-external-templates
5315 A slight variation on this approach is to use the flag
5316 @option{-falt-external-templates} instead.  This flag causes template
5317 instances to be emitted in the translation unit that implements the
5318 header where they are first instantiated, rather than the one which
5319 implements the file where the templates are defined.  This header must
5320 be the same in all translation units, or things are likely to break.
5321
5322 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
5323 more discussion of these pragmas.
5324 @end enumerate
5325
5326 @node Bound member functions
5327 @section Extracting the function pointer from a bound pointer to member function
5328
5329 @cindex pmf
5330 @cindex pointer to member function
5331 @cindex bound pointer to member function
5332
5333 In C++, pointer to member functions (PMFs) are implemented using a wide
5334 pointer of sorts to handle all the possible call mechanisms; the PMF
5335 needs to store information about how to adjust the @samp{this} pointer,
5336 and if the function pointed to is virtual, where to find the vtable, and
5337 where in the vtable to look for the member function.  If you are using
5338 PMFs in an inner loop, you should really reconsider that decision.  If
5339 that is not an option, you can extract the pointer to the function that
5340 would be called for a given object/PMF pair and call it directly inside
5341 the inner loop, to save a bit of time.
5342
5343 Note that you will still be paying the penalty for the call through a
5344 function pointer; on most modern architectures, such a call defeats the
5345 branch prediction features of the CPU@.  This is also true of normal
5346 virtual function calls.
5347
5348 The syntax for this extension is
5349
5350 @example
5351 extern A a;
5352 extern int (A::*fp)();
5353 typedef int (*fptr)(A *);
5354
5355 fptr p = (fptr)(a.*fp);
5356 @end example
5357
5358 For PMF constants (i.e.@: expressions of the form @samp{&Klasse::Member}),
5359 no object is needed to obtain the address of the function.  They can be
5360 converted to function pointers directly:
5361
5362 @example
5363 fptr p1 = (fptr)(&A::foo);
5364 @end example
5365
5366 @opindex Wno-pmf-conversions
5367 You must specify @option{-Wno-pmf-conversions} to use this extension.
5368
5369 @node C++ Attributes
5370 @section C++-Specific Variable, Function, and Type Attributes
5371
5372 Some attributes only make sense for C++ programs.
5373
5374 @table @code
5375 @item init_priority (@var{priority})
5376 @cindex init_priority attribute
5377
5378
5379 In Standard C++, objects defined at namespace scope are guaranteed to be
5380 initialized in an order in strict accordance with that of their definitions
5381 @emph{in a given translation unit}.  No guarantee is made for initializations
5382 across translation units.  However, GNU C++ allows users to control the
5383 order of initialization of objects defined at namespace scope with the
5384 @code{init_priority} attribute by specifying a relative @var{priority},
5385 a constant integral expression currently bounded between 101 and 65535
5386 inclusive.  Lower numbers indicate a higher priority.
5387
5388 In the following example, @code{A} would normally be created before
5389 @code{B}, but the @code{init_priority} attribute has reversed that order:
5390
5391 @example
5392 Some_Class  A  __attribute__ ((init_priority (2000)));
5393 Some_Class  B  __attribute__ ((init_priority (543)));
5394 @end example
5395
5396 @noindent
5397 Note that the particular values of @var{priority} do not matter; only their
5398 relative ordering.
5399
5400 @item java_interface
5401 @cindex java_interface attribute
5402
5403 This type attribute informs C++ that the class is a Java interface.  It may
5404 only be applied to classes declared within an @code{extern "Java"} block.
5405 Calls to methods declared in this interface will be dispatched using GCJ's
5406 interface table mechanism, instead of regular virtual table dispatch.
5407
5408 @end table
5409
5410 @node Java Exceptions
5411 @section Java Exceptions
5412
5413 The Java language uses a slightly different exception handling model
5414 from C++.  Normally, GNU C++ will automatically detect when you are
5415 writing C++ code that uses Java exceptions, and handle them
5416 appropriately.  However, if C++ code only needs to execute destructors
5417 when Java exceptions are thrown through it, GCC will guess incorrectly.
5418 Sample problematic code is:
5419
5420 @example
5421   struct S @{ ~S(); @};
5422   extern void bar();    // is written in Java, and may throw exceptions
5423   void foo()
5424   @{
5425     S s;
5426     bar();
5427   @}
5428 @end example
5429
5430 @noindent
5431 The usual effect of an incorrect guess is a link failure, complaining of
5432 a missing routine called @samp{__gxx_personality_v0}.
5433
5434 You can inform the compiler that Java exceptions are to be used in a
5435 translation unit, irrespective of what it might think, by writing
5436 @samp{@w{#pragma GCC java_exceptions}} at the head of the file.  This
5437 @samp{#pragma} must appear before any functions that throw or catch
5438 exceptions, or run destructors when exceptions are thrown through them.
5439
5440 You cannot mix Java and C++ exceptions in the same translation unit.  It
5441 is believed to be safe to throw a C++ exception from one file through
5442 another file compiled for the Java exception model, or vice versa, but
5443 there may be bugs in this area.
5444
5445 @node Deprecated Features
5446 @section Deprecated Features
5447
5448 In the past, the GNU C++ compiler was extended to experiment with new
5449 features, at a time when the C++ language was still evolving.  Now that
5450 the C++ standard is complete, some of those features are superseded by
5451 superior alternatives.  Using the old features might cause a warning in
5452 some cases that the feature will be dropped in the future.  In other
5453 cases, the feature might be gone already.
5454
5455 While the list below is not exhaustive, it documents some of the options
5456 that are now deprecated:
5457
5458 @table @code
5459 @item -fexternal-templates
5460 @itemx -falt-external-templates
5461 These are two of the many ways for g++ to implement template
5462 instantiation.  @xref{Template Instantiation}.  The C++ standard clearly
5463 defines how template definitions have to be organized across
5464 implementation units.  g++ has an implicit instantiation mechanism that
5465 should work just fine for standard-conforming code.
5466
5467 @item -fstrict-prototype
5468 @itemx -fno-strict-prototype
5469 Previously it was possible to use an empty prototype parameter list to
5470 indicate an unspecified number of parameters (like C), rather than no
5471 parameters, as C++ demands.  This feature has been removed, except where
5472 it is required for backwards compatibility @xref{Backwards Compatibility}.
5473 @end table
5474
5475 The named return value extension has been deprecated, and is now
5476 removed from g++.
5477
5478 The use of initializer lists with new expressions has been deprecated,
5479 and is now removed from g++.
5480
5481 Floating and complex non-type template parameters have been deprecated,
5482 and are now removed from g++.
5483
5484 The implicit typename extension has been deprecated and will be removed
5485 from g++ at some point.  In some cases g++ determines that a dependant
5486 type such as @code{TPL<T>::X} is a type without needing a
5487 @code{typename} keyword, contrary to the standard.
5488
5489 @node Backwards Compatibility
5490 @section Backwards Compatibility
5491 @cindex Backwards Compatibility
5492 @cindex ARM [Annotated C++ Reference Manual]
5493
5494 Now that there is a definitive ISO standard C++, G++ has a specification
5495 to adhere to.  The C++ language evolved over time, and features that
5496 used to be acceptable in previous drafts of the standard, such as the ARM
5497 [Annotated C++ Reference Manual], are no longer accepted.  In order to allow
5498 compilation of C++ written to such drafts, G++ contains some backwards
5499 compatibilities.  @emph{All such backwards compatibility features are
5500 liable to disappear in future versions of G++.} They should be considered
5501 deprecated @xref{Deprecated Features}.
5502
5503 @table @code
5504 @item For scope
5505 If a variable is declared at for scope, it used to remain in scope until
5506 the end of the scope which contained the for statement (rather than just
5507 within the for scope).  G++ retains this, but issues a warning, if such a
5508 variable is accessed outside the for scope.
5509
5510 @item Implicit C language
5511 Old C system header files did not contain an @code{extern "C" @{@dots{}@}}
5512 scope to set the language.  On such systems, all header files are
5513 implicitly scoped inside a C language scope.  Also, an empty prototype
5514 @code{()} will be treated as an unspecified number of arguments, rather
5515 than no arguments, as C++ demands.
5516 @end table