OSDN Git Service

ch:
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / extend.texi
1 @c Copyright (C) 1988,89,92,93,94,96,98,99,2000 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
4
5 @node C Extensions
6 @chapter Extensions to the C Language Family
7 @cindex extensions, C language
8 @cindex C language extensions
9
10 GNU C provides several language features not found in ANSI standard C.
11 (The @samp{-pedantic} option directs GNU CC to print a warning message if
12 any of these features is used.)  To test for the availability of these
13 features in conditional compilation, check for a predefined macro
14 @code{__GNUC__}, which is always defined under GNU CC.
15
16 These extensions are available in C and Objective C.  Most of them are
17 also available in C++.  @xref{C++ Extensions,,Extensions to the
18 C++ Language}, for extensions that apply @emph{only} to C++.
19
20 @c The only difference between the two versions of this menu is that the
21 @c version for clear INTERNALS has an extra node, "Constraints" (which
22 @c appears in a separate chapter in the other version of the manual).
23 @ifset INTERNALS
24 @menu
25 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
26 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
27 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
28 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
29 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
30 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
31 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
32 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
33 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
34 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
35 * Complex::             Data types for complex numbers.
36 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
37 * Zero Length::         Zero-length arrays.
38 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
39 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
40 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
41 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
42 * Initializers::        Non-constant initializers.
43 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
44                          or arrays as values.
45 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
46 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
47 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
48 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
49                          or that they can never return.
50 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
51 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
52 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
53 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
54 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
55 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
56 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
57 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
58 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
59                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
60 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
61 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
62 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
63 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
64 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
65                          function.
66 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
67 * Other Builtins::      Other built-in functions.
68 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
69 * Backwards Compatibility:: Compatibilities with earlier definitions of C++.
70 @end menu
71 @end ifset
72 @ifclear INTERNALS
73 @menu
74 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
75 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
76 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
77 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
78 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
79 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
80 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
81 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
82 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
83 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
84 * Complex::             Data types for complex numbers.
85 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
86 * Zero Length::         Zero-length arrays.
87 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
88 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
89 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
90 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
91 * Initializers::        Non-constant initializers.
92 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
93                          or arrays as values.
94 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
95 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
96 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
97 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
98                          or that they can never return.
99 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
100 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
101 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
102 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
103 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
104 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
105 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
106 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
107 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
108                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
109 * Constraints::         Constraints for asm operands
110 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
111 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
112 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
113 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
114 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
115                          function.
116 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
117 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
118 * Backwards Compatibility:: Compatibilities with earlier definitions of C++.
119 * Other Builtins::      Other built-in functions.
120 @end menu
121 @end ifclear
122
123 @node Statement Exprs
124 @section Statements and Declarations in Expressions
125 @cindex statements inside expressions
126 @cindex declarations inside expressions
127 @cindex expressions containing statements
128 @cindex macros, statements in expressions
129
130 @c the above section title wrapped and causes an underfull hbox.. i
131 @c changed it from "within" to "in". --mew 4feb93
132
133 A compound statement enclosed in parentheses may appear as an expression
134 in GNU C.  This allows you to use loops, switches, and local variables
135 within an expression.
136
137 Recall that a compound statement is a sequence of statements surrounded
138 by braces; in this construct, parentheses go around the braces.  For
139 example:
140
141 @example
142 (@{ int y = foo (); int z;
143    if (y > 0) z = y;
144    else z = - y;
145    z; @})
146 @end example
147
148 @noindent
149 is a valid (though slightly more complex than necessary) expression
150 for the absolute value of @code{foo ()}.
151
152 The last thing in the compound statement should be an expression
153 followed by a semicolon; the value of this subexpression serves as the
154 value of the entire construct.  (If you use some other kind of statement
155 last within the braces, the construct has type @code{void}, and thus
156 effectively no value.)
157
158 This feature is especially useful in making macro definitions ``safe'' (so
159 that they evaluate each operand exactly once).  For example, the
160 ``maximum'' function is commonly defined as a macro in standard C as
161 follows:
162
163 @example
164 #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
165 @end example
166
167 @noindent
168 @cindex side effects, macro argument
169 But this definition computes either @var{a} or @var{b} twice, with bad
170 results if the operand has side effects.  In GNU C, if you know the
171 type of the operands (here let's assume @code{int}), you can define
172 the macro safely as follows:
173
174 @example
175 #define maxint(a,b) \
176   (@{int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; @})
177 @end example
178
179 Embedded statements are not allowed in constant expressions, such as
180 the value of an enumeration constant, the width of a bit field, or
181 the initial value of a static variable.
182
183 If you don't know the type of the operand, you can still do this, but you
184 must use @code{typeof} (@pxref{Typeof}) or type naming (@pxref{Naming
185 Types}).
186
187 Statement expressions are not supported fully in G++, and their fate
188 there is unclear.  (It is possible that they will become fully supported
189 at some point, or that they will be deprecated, or that the bugs that
190 are present will continue to exist indefinitely.)  Presently, statement
191 expressions do not work well as default arguments. 
192
193 In addition, there are semantic issues with statement-expressions in
194 C++.  If you try to use statement-expressions instead of inline
195 functions in C++, you may be surprised at the way object destruction is
196 handled.  For example:
197
198 @example
199 #define foo(a)  (@{int b = (a); b + 3; @})
200 @end example
201
202 @noindent
203 does not work the same way as:
204
205 @example
206 inline int foo(int a) @{ int b = a; return b + 3; @}
207 @end example
208
209 @noindent
210 In particular, if the expression passed into @code{foo} involves the
211 creation of temporaries, the destructors for those temporaries will be
212 run earlier in the case of the macro than in the case of the function.
213
214 These considerations mean that it is probably a bad idea to use
215 statement-expressions of this form in header files that are designed to
216 work with C++.  (Note that some versions of the GNU C Library contained
217 header files using statement-expression that lead to precisely this
218 bug.)
219
220 @node Local Labels
221 @section Locally Declared Labels
222 @cindex local labels
223 @cindex macros, local labels
224
225 Each statement expression is a scope in which @dfn{local labels} can be
226 declared.  A local label is simply an identifier; you can jump to it
227 with an ordinary @code{goto} statement, but only from within the
228 statement expression it belongs to.
229
230 A local label declaration looks like this:
231
232 @example
233 __label__ @var{label};
234 @end example
235
236 @noindent
237 or
238
239 @example
240 __label__ @var{label1}, @var{label2}, @dots{};
241 @end example
242
243 Local label declarations must come at the beginning of the statement
244 expression, right after the @samp{(@{}, before any ordinary
245 declarations.
246
247 The label declaration defines the label @emph{name}, but does not define
248 the label itself.  You must do this in the usual way, with
249 @code{@var{label}:}, within the statements of the statement expression.
250
251 The local label feature is useful because statement expressions are
252 often used in macros.  If the macro contains nested loops, a @code{goto}
253 can be useful for breaking out of them.  However, an ordinary label
254 whose scope is the whole function cannot be used: if the macro can be
255 expanded several times in one function, the label will be multiply
256 defined in that function.  A local label avoids this problem.  For
257 example:
258
259 @example
260 #define SEARCH(array, target)                     \
261 (@{                                               \
262   __label__ found;                                \
263   typeof (target) _SEARCH_target = (target);      \
264   typeof (*(array)) *_SEARCH_array = (array);     \
265   int i, j;                                       \
266   int value;                                      \
267   for (i = 0; i < max; i++)                       \
268     for (j = 0; j < max; j++)                     \
269       if (_SEARCH_array[i][j] == _SEARCH_target)  \
270         @{ value = i; goto found; @}              \
271   value = -1;                                     \
272  found:                                           \
273   value;                                          \
274 @})
275 @end example
276
277 @node Labels as Values
278 @section Labels as Values
279 @cindex labels as values
280 @cindex computed gotos
281 @cindex goto with computed label
282 @cindex address of a label
283
284 You can get the address of a label defined in the current function
285 (or a containing function) with the unary operator @samp{&&}.  The
286 value has type @code{void *}.  This value is a constant and can be used
287 wherever a constant of that type is valid.  For example:
288
289 @example
290 void *ptr;
291 @dots{}
292 ptr = &&foo;
293 @end example
294
295 To use these values, you need to be able to jump to one.  This is done
296 with the computed goto statement@footnote{The analogous feature in
297 Fortran is called an assigned goto, but that name seems inappropriate in
298 C, where one can do more than simply store label addresses in label
299 variables.}, @code{goto *@var{exp};}.  For example,
300
301 @example
302 goto *ptr;
303 @end example
304
305 @noindent
306 Any expression of type @code{void *} is allowed.
307
308 One way of using these constants is in initializing a static array that
309 will serve as a jump table:
310
311 @example
312 static void *array[] = @{ &&foo, &&bar, &&hack @};
313 @end example
314
315 Then you can select a label with indexing, like this:
316
317 @example
318 goto *array[i];
319 @end example
320
321 @noindent
322 Note that this does not check whether the subscript is in bounds---array
323 indexing in C never does that.
324
325 Such an array of label values serves a purpose much like that of the
326 @code{switch} statement.  The @code{switch} statement is cleaner, so
327 use that rather than an array unless the problem does not fit a
328 @code{switch} statement very well.
329
330 Another use of label values is in an interpreter for threaded code.
331 The labels within the interpreter function can be stored in the
332 threaded code for super-fast dispatching.
333
334 You may not use this mechanism to jump to code in a different function. 
335 If you do that, totally unpredictable things will happen.  The best way to
336 avoid this is to store the label address only in automatic variables and
337 never pass it as an argument.
338
339 An alternate way to write the above example is
340
341 @example
342 static const int array[] = @{ &&foo - &&foo, &&bar - &&foo, &&hack - &&foo @};
343 goto *(&&foo + array[i]);
344 @end example
345
346 @noindent
347 This is more friendly to code living in shared libraries, as it reduces
348 the number of dynamic relocations that are needed, and by consequence,
349 allows the data to be read-only.
350
351 @node Nested Functions
352 @section Nested Functions
353 @cindex nested functions
354 @cindex downward funargs
355 @cindex thunks
356
357 A @dfn{nested function} is a function defined inside another function.
358 (Nested functions are not supported for GNU C++.)  The nested function's
359 name is local to the block where it is defined.  For example, here we
360 define a nested function named @code{square}, and call it twice:
361
362 @example
363 @group
364 foo (double a, double b)
365 @{
366   double square (double z) @{ return z * z; @}
367
368   return square (a) + square (b);
369 @}
370 @end group
371 @end example
372
373 The nested function can access all the variables of the containing
374 function that are visible at the point of its definition.  This is
375 called @dfn{lexical scoping}.  For example, here we show a nested
376 function which uses an inherited variable named @code{offset}:
377
378 @example
379 bar (int *array, int offset, int size)
380 @{
381   int access (int *array, int index)
382     @{ return array[index + offset]; @}
383   int i;
384   @dots{}
385   for (i = 0; i < size; i++)
386     @dots{} access (array, i) @dots{}
387 @}
388 @end example
389
390 Nested function definitions are permitted within functions in the places
391 where variable definitions are allowed; that is, in any block, before
392 the first statement in the block.
393
394 It is possible to call the nested function from outside the scope of its
395 name by storing its address or passing the address to another function:
396
397 @example
398 hack (int *array, int size)
399 @{
400   void store (int index, int value)
401     @{ array[index] = value; @}
402
403   intermediate (store, size);
404 @}
405 @end example
406
407 Here, the function @code{intermediate} receives the address of
408 @code{store} as an argument.  If @code{intermediate} calls @code{store},
409 the arguments given to @code{store} are used to store into @code{array}.
410 But this technique works only so long as the containing function
411 (@code{hack}, in this example) does not exit.
412
413 If you try to call the nested function through its address after the
414 containing function has exited, all hell will break loose.  If you try
415 to call it after a containing scope level has exited, and if it refers
416 to some of the variables that are no longer in scope, you may be lucky,
417 but it's not wise to take the risk.  If, however, the nested function
418 does not refer to anything that has gone out of scope, you should be
419 safe.
420
421 GNU CC implements taking the address of a nested function using a
422 technique called @dfn{trampolines}.   A paper describing them is
423 available as @uref{http://master.debian.org/~karlheg/Usenix88-lexic.pdf}.
424
425 A nested function can jump to a label inherited from a containing
426 function, provided the label was explicitly declared in the containing
427 function (@pxref{Local Labels}).  Such a jump returns instantly to the
428 containing function, exiting the nested function which did the
429 @code{goto} and any intermediate functions as well.  Here is an example:
430
431 @example
432 @group
433 bar (int *array, int offset, int size)
434 @{
435   __label__ failure;
436   int access (int *array, int index)
437     @{
438       if (index > size)
439         goto failure;
440       return array[index + offset];
441     @}
442   int i;
443   @dots{}
444   for (i = 0; i < size; i++)
445     @dots{} access (array, i) @dots{}
446   @dots{}
447   return 0;
448
449  /* @r{Control comes here from @code{access}
450     if it detects an error.}  */
451  failure:
452   return -1;
453 @}
454 @end group
455 @end example
456
457 A nested function always has internal linkage.  Declaring one with
458 @code{extern} is erroneous.  If you need to declare the nested function
459 before its definition, use @code{auto} (which is otherwise meaningless
460 for function declarations).
461
462 @example
463 bar (int *array, int offset, int size)
464 @{
465   __label__ failure;
466   auto int access (int *, int);
467   @dots{}
468   int access (int *array, int index)
469     @{
470       if (index > size)
471         goto failure;
472       return array[index + offset];
473     @}
474   @dots{}
475 @}
476 @end example
477
478 @node Constructing Calls
479 @section Constructing Function Calls
480 @cindex constructing calls
481 @cindex forwarding calls
482
483 Using the built-in functions described below, you can record
484 the arguments a function received, and call another function
485 with the same arguments, without knowing the number or types
486 of the arguments.
487
488 You can also record the return value of that function call,
489 and later return that value, without knowing what data type
490 the function tried to return (as long as your caller expects
491 that data type).
492
493 @table @code
494 @findex __builtin_apply_args
495 @item __builtin_apply_args ()
496 This built-in function returns a pointer of type @code{void *} to data
497 describing how to perform a call with the same arguments as were passed
498 to the current function.
499
500 The function saves the arg pointer register, structure value address,
501 and all registers that might be used to pass arguments to a function
502 into a block of memory allocated on the stack.  Then it returns the
503 address of that block.
504
505 @findex __builtin_apply
506 @item __builtin_apply (@var{function}, @var{arguments}, @var{size})
507 This built-in function invokes @var{function} (type @code{void (*)()})
508 with a copy of the parameters described by @var{arguments} (type
509 @code{void *}) and @var{size} (type @code{int}).
510
511 The value of @var{arguments} should be the value returned by
512 @code{__builtin_apply_args}.  The argument @var{size} specifies the size
513 of the stack argument data, in bytes.
514
515 This function returns a pointer of type @code{void *} to data describing
516 how to return whatever value was returned by @var{function}.  The data
517 is saved in a block of memory allocated on the stack.
518
519 It is not always simple to compute the proper value for @var{size}.  The
520 value is used by @code{__builtin_apply} to compute the amount of data
521 that should be pushed on the stack and copied from the incoming argument
522 area.
523
524 @findex __builtin_return
525 @item __builtin_return (@var{result})
526 This built-in function returns the value described by @var{result} from
527 the containing function.  You should specify, for @var{result}, a value
528 returned by @code{__builtin_apply}.
529 @end table
530
531 @node Naming Types
532 @section Naming an Expression's Type
533 @cindex naming types
534
535 You can give a name to the type of an expression using a @code{typedef}
536 declaration with an initializer.  Here is how to define @var{name} as a
537 type name for the type of @var{exp}:
538
539 @example
540 typedef @var{name} = @var{exp};
541 @end example
542
543 This is useful in conjunction with the statements-within-expressions
544 feature.  Here is how the two together can be used to define a safe
545 ``maximum'' macro that operates on any arithmetic type:
546
547 @example
548 #define max(a,b) \
549   (@{typedef _ta = (a), _tb = (b);  \
550     _ta _a = (a); _tb _b = (b);     \
551     _a > _b ? _a : _b; @})
552 @end example
553
554 @cindex underscores in variables in macros
555 @cindex @samp{_} in variables in macros
556 @cindex local variables in macros
557 @cindex variables, local, in macros
558 @cindex macros, local variables in
559
560 The reason for using names that start with underscores for the local
561 variables is to avoid conflicts with variable names that occur within the
562 expressions that are substituted for @code{a} and @code{b}.  Eventually we
563 hope to design a new form of declaration syntax that allows you to declare
564 variables whose scopes start only after their initializers; this will be a
565 more reliable way to prevent such conflicts.
566
567 @node Typeof
568 @section Referring to a Type with @code{typeof}
569 @findex typeof
570 @findex sizeof
571 @cindex macros, types of arguments
572
573 Another way to refer to the type of an expression is with @code{typeof}.
574 The syntax of using of this keyword looks like @code{sizeof}, but the
575 construct acts semantically like a type name defined with @code{typedef}.
576
577 There are two ways of writing the argument to @code{typeof}: with an
578 expression or with a type.  Here is an example with an expression:
579
580 @example
581 typeof (x[0](1))
582 @end example
583
584 @noindent
585 This assumes that @code{x} is an array of functions; the type described
586 is that of the values of the functions.
587
588 Here is an example with a typename as the argument:
589
590 @example
591 typeof (int *)
592 @end example
593
594 @noindent
595 Here the type described is that of pointers to @code{int}.
596
597 If you are writing a header file that must work when included in ANSI C
598 programs, write @code{__typeof__} instead of @code{typeof}.
599 @xref{Alternate Keywords}.
600
601 A @code{typeof}-construct can be used anywhere a typedef name could be
602 used.  For example, you can use it in a declaration, in a cast, or inside
603 of @code{sizeof} or @code{typeof}.
604
605 @itemize @bullet
606 @item
607 This declares @code{y} with the type of what @code{x} points to.
608
609 @example
610 typeof (*x) y;
611 @end example
612
613 @item
614 This declares @code{y} as an array of such values.
615
616 @example
617 typeof (*x) y[4];
618 @end example
619
620 @item
621 This declares @code{y} as an array of pointers to characters:
622
623 @example
624 typeof (typeof (char *)[4]) y;
625 @end example
626
627 @noindent
628 It is equivalent to the following traditional C declaration:
629
630 @example
631 char *y[4];
632 @end example
633
634 To see the meaning of the declaration using @code{typeof}, and why it
635 might be a useful way to write, let's rewrite it with these macros:
636
637 @example
638 #define pointer(T)  typeof(T *)
639 #define array(T, N) typeof(T [N])
640 @end example
641
642 @noindent
643 Now the declaration can be rewritten this way:
644
645 @example
646 array (pointer (char), 4) y;
647 @end example
648
649 @noindent
650 Thus, @code{array (pointer (char), 4)} is the type of arrays of 4
651 pointers to @code{char}.
652 @end itemize
653
654 @node Lvalues
655 @section Generalized Lvalues
656 @cindex compound expressions as lvalues
657 @cindex expressions, compound, as lvalues
658 @cindex conditional expressions as lvalues
659 @cindex expressions, conditional, as lvalues
660 @cindex casts as lvalues
661 @cindex generalized lvalues
662 @cindex lvalues, generalized
663 @cindex extensions, @code{?:}
664 @cindex @code{?:} extensions
665 Compound expressions, conditional expressions and casts are allowed as
666 lvalues provided their operands are lvalues.  This means that you can take
667 their addresses or store values into them.
668
669 Standard C++ allows compound expressions and conditional expressions as
670 lvalues, and permits casts to reference type, so use of this extension
671 is deprecated for C++ code.
672
673 For example, a compound expression can be assigned, provided the last
674 expression in the sequence is an lvalue.  These two expressions are
675 equivalent:
676
677 @example
678 (a, b) += 5
679 a, (b += 5)
680 @end example
681
682 Similarly, the address of the compound expression can be taken.  These two
683 expressions are equivalent:
684
685 @example
686 &(a, b)
687 a, &b
688 @end example
689
690 A conditional expression is a valid lvalue if its type is not void and the
691 true and false branches are both valid lvalues.  For example, these two
692 expressions are equivalent:
693
694 @example
695 (a ? b : c) = 5
696 (a ? b = 5 : (c = 5))
697 @end example
698
699 A cast is a valid lvalue if its operand is an lvalue.  A simple
700 assignment whose left-hand side is a cast works by converting the
701 right-hand side first to the specified type, then to the type of the
702 inner left-hand side expression.  After this is stored, the value is
703 converted back to the specified type to become the value of the
704 assignment.  Thus, if @code{a} has type @code{char *}, the following two
705 expressions are equivalent:
706
707 @example
708 (int)a = 5
709 (int)(a = (char *)(int)5)
710 @end example
711
712 An assignment-with-arithmetic operation such as @samp{+=} applied to a cast
713 performs the arithmetic using the type resulting from the cast, and then
714 continues as in the previous case.  Therefore, these two expressions are
715 equivalent:
716
717 @example
718 (int)a += 5
719 (int)(a = (char *)(int) ((int)a + 5))
720 @end example
721
722 You cannot take the address of an lvalue cast, because the use of its
723 address would not work out coherently.  Suppose that @code{&(int)f} were
724 permitted, where @code{f} has type @code{float}.  Then the following
725 statement would try to store an integer bit-pattern where a floating
726 point number belongs:
727
728 @example
729 *&(int)f = 1;
730 @end example
731
732 This is quite different from what @code{(int)f = 1} would do---that
733 would convert 1 to floating point and store it.  Rather than cause this
734 inconsistency, we think it is better to prohibit use of @samp{&} on a cast.
735
736 If you really do want an @code{int *} pointer with the address of
737 @code{f}, you can simply write @code{(int *)&f}.
738
739 @node Conditionals
740 @section Conditionals with Omitted Operands
741 @cindex conditional expressions, extensions
742 @cindex omitted middle-operands
743 @cindex middle-operands, omitted
744 @cindex extensions, @code{?:}
745 @cindex @code{?:} extensions
746
747 The middle operand in a conditional expression may be omitted.  Then
748 if the first operand is nonzero, its value is the value of the conditional
749 expression.
750
751 Therefore, the expression
752
753 @example
754 x ? : y
755 @end example
756
757 @noindent
758 has the value of @code{x} if that is nonzero; otherwise, the value of
759 @code{y}.
760
761 This example is perfectly equivalent to
762
763 @example
764 x ? x : y
765 @end example
766
767 @cindex side effect in ?:
768 @cindex ?: side effect
769 @noindent
770 In this simple case, the ability to omit the middle operand is not
771 especially useful.  When it becomes useful is when the first operand does,
772 or may (if it is a macro argument), contain a side effect.  Then repeating
773 the operand in the middle would perform the side effect twice.  Omitting
774 the middle operand uses the value already computed without the undesirable
775 effects of recomputing it.
776
777 @node Long Long
778 @section Double-Word Integers
779 @cindex @code{long long} data types
780 @cindex double-word arithmetic
781 @cindex multiprecision arithmetic
782
783 GNU C supports data types for integers that are twice as long as
784 @code{int}.  Simply write @code{long long int} for a signed integer, or
785 @code{unsigned long long int} for an unsigned integer.  To make an
786 integer constant of type @code{long long int}, add the suffix @code{LL}
787 to the integer.  To make an integer constant of type @code{unsigned long
788 long int}, add the suffix @code{ULL} to the integer.
789
790 You can use these types in arithmetic like any other integer types.
791 Addition, subtraction, and bitwise boolean operations on these types
792 are open-coded on all types of machines.  Multiplication is open-coded
793 if the machine supports fullword-to-doubleword a widening multiply
794 instruction.  Division and shifts are open-coded only on machines that
795 provide special support.  The operations that are not open-coded use
796 special library routines that come with GNU CC.
797
798 There may be pitfalls when you use @code{long long} types for function
799 arguments, unless you declare function prototypes.  If a function
800 expects type @code{int} for its argument, and you pass a value of type
801 @code{long long int}, confusion will result because the caller and the
802 subroutine will disagree about the number of bytes for the argument.
803 Likewise, if the function expects @code{long long int} and you pass
804 @code{int}.  The best way to avoid such problems is to use prototypes.
805
806 @node Complex
807 @section Complex Numbers
808 @cindex complex numbers
809
810 GNU C supports complex data types.  You can declare both complex integer
811 types and complex floating types, using the keyword @code{__complex__}.
812
813 For example, @samp{__complex__ double x;} declares @code{x} as a
814 variable whose real part and imaginary part are both of type
815 @code{double}.  @samp{__complex__ short int y;} declares @code{y} to
816 have real and imaginary parts of type @code{short int}; this is not
817 likely to be useful, but it shows that the set of complex types is
818 complete.
819
820 To write a constant with a complex data type, use the suffix @samp{i} or
821 @samp{j} (either one; they are equivalent).  For example, @code{2.5fi}
822 has type @code{__complex__ float} and @code{3i} has type
823 @code{__complex__ int}.  Such a constant always has a pure imaginary
824 value, but you can form any complex value you like by adding one to a
825 real constant.
826
827 To extract the real part of a complex-valued expression @var{exp}, write
828 @code{__real__ @var{exp}}.  Likewise, use @code{__imag__} to
829 extract the imaginary part.
830
831 The operator @samp{~} performs complex conjugation when used on a value
832 with a complex type.
833
834 GNU CC can allocate complex automatic variables in a noncontiguous
835 fashion; it's even possible for the real part to be in a register while
836 the imaginary part is on the stack (or vice-versa).  None of the
837 supported debugging info formats has a way to represent noncontiguous
838 allocation like this, so GNU CC describes a noncontiguous complex
839 variable as if it were two separate variables of noncomplex type.
840 If the variable's actual name is @code{foo}, the two fictitious
841 variables are named @code{foo$real} and @code{foo$imag}.  You can
842 examine and set these two fictitious variables with your debugger.
843
844 A future version of GDB will know how to recognize such pairs and treat
845 them as a single variable with a complex type.
846
847 @node Hex Floats
848 @section Hex Floats
849 @cindex hex floats
850
851 GNU CC recognizes floating-point numbers written not only in the usual
852 decimal notation, such as @code{1.55e1}, but also numbers such as
853 @code{0x1.fp3} written in hexadecimal format.  In that format the
854 @code{0x} hex introducer and the @code{p} or @code{P} exponent field are
855 mandatory.  The exponent is a decimal number that indicates the power of
856 2 by which the significand part will be multiplied.  Thus @code{0x1.f} is
857 1 15/16, @code{p3} multiplies it by 8, and the value of @code{0x1.fp3}
858 is the same as @code{1.55e1}.
859
860 Unlike for floating-point numbers in the decimal notation the exponent
861 is always required in the hexadecimal notation.  Otherwise the compiler
862 would not be able to resolve the ambiguity of, e.g., @code{0x1.f}.  This
863 could mean @code{1.0f} or @code{1.9375} since @code{f} is also the
864 extension for floating-point constants of type @code{float}.
865
866 @node Zero Length
867 @section Arrays of Length Zero
868 @cindex arrays of length zero
869 @cindex zero-length arrays
870 @cindex length-zero arrays
871
872 Zero-length arrays are allowed in GNU C.  They are very useful as the last
873 element of a structure which is really a header for a variable-length
874 object:
875
876 @example
877 struct line @{
878   int length;
879   char contents[0];
880 @};
881
882 @{
883   struct line *thisline = (struct line *)
884     malloc (sizeof (struct line) + this_length);
885   thisline->length = this_length;
886 @}
887 @end example
888
889 In standard C, you would have to give @code{contents} a length of 1, which
890 means either you waste space or complicate the argument to @code{malloc}.
891
892 Static initialization of the zero-length array is not allowed.  A
893 warning will be generated for each initializer attempting to initialize
894 the zero-length array.
895
896 @node Variable Length
897 @section Arrays of Variable Length
898 @cindex variable-length arrays
899 @cindex arrays of variable length
900
901 Variable-length automatic arrays are allowed in GNU C.  These arrays are
902 declared like any other automatic arrays, but with a length that is not
903 a constant expression.  The storage is allocated at the point of
904 declaration and deallocated when the brace-level is exited.  For
905 example:
906
907 @example
908 FILE *
909 concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)
910 @{
911   char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];
912   strcpy (str, s1);
913   strcat (str, s2);
914   return fopen (str, mode);
915 @}
916 @end example
917
918 @cindex scope of a variable length array
919 @cindex variable-length array scope
920 @cindex deallocating variable length arrays
921 Jumping or breaking out of the scope of the array name deallocates the
922 storage.  Jumping into the scope is not allowed; you get an error
923 message for it.
924
925 @cindex @code{alloca} vs variable-length arrays
926 You can use the function @code{alloca} to get an effect much like
927 variable-length arrays.  The function @code{alloca} is available in
928 many other C implementations (but not in all).  On the other hand,
929 variable-length arrays are more elegant.
930
931 There are other differences between these two methods.  Space allocated
932 with @code{alloca} exists until the containing @emph{function} returns.
933 The space for a variable-length array is deallocated as soon as the array
934 name's scope ends.  (If you use both variable-length arrays and
935 @code{alloca} in the same function, deallocation of a variable-length array
936 will also deallocate anything more recently allocated with @code{alloca}.)
937
938 You can also use variable-length arrays as arguments to functions:
939
940 @example
941 struct entry
942 tester (int len, char data[len][len])
943 @{
944   @dots{}
945 @}
946 @end example
947
948 The length of an array is computed once when the storage is allocated
949 and is remembered for the scope of the array in case you access it with
950 @code{sizeof}.
951
952 If you want to pass the array first and the length afterward, you can
953 use a forward declaration in the parameter list---another GNU extension.
954
955 @example
956 struct entry
957 tester (int len; char data[len][len], int len)
958 @{
959   @dots{}
960 @}
961 @end example
962
963 @cindex parameter forward declaration
964 The @samp{int len} before the semicolon is a @dfn{parameter forward
965 declaration}, and it serves the purpose of making the name @code{len}
966 known when the declaration of @code{data} is parsed.
967
968 You can write any number of such parameter forward declarations in the
969 parameter list.  They can be separated by commas or semicolons, but the
970 last one must end with a semicolon, which is followed by the ``real''
971 parameter declarations.  Each forward declaration must match a ``real''
972 declaration in parameter name and data type.
973
974 @node Macro Varargs
975 @section Macros with Variable Numbers of Arguments
976 @cindex variable number of arguments
977 @cindex macro with variable arguments
978 @cindex rest argument (in macro)
979
980 In GNU C, a macro can accept a variable number of arguments, much as a
981 function can.  The syntax for defining the macro looks much like that
982 used for a function.  Here is an example:
983
984 @example
985 #define eprintf(format, args...)  \
986  fprintf (stderr, format , ## args)
987 @end example
988
989 Here @code{args} is a @dfn{rest argument}: it takes in zero or more
990 arguments, as many as the call contains.  All of them plus the commas
991 between them form the value of @code{args}, which is substituted into
992 the macro body where @code{args} is used.  Thus, we have this expansion:
993
994 @example
995 eprintf ("%s:%d: ", input_file_name, line_number)
996 @expansion{}
997 fprintf (stderr, "%s:%d: " , input_file_name, line_number)
998 @end example
999
1000 @noindent
1001 Note that the comma after the string constant comes from the definition
1002 of @code{eprintf}, whereas the last comma comes from the value of
1003 @code{args}.
1004
1005 The reason for using @samp{##} is to handle the case when @code{args}
1006 matches no arguments at all.  In this case, @code{args} has an empty
1007 value.  In this case, the second comma in the definition becomes an
1008 embarrassment: if it got through to the expansion of the macro, we would
1009 get something like this:
1010
1011 @example
1012 fprintf (stderr, "success!\n" , )
1013 @end example
1014
1015 @noindent
1016 which is invalid C syntax.  @samp{##} gets rid of the comma, so we get
1017 the following instead:
1018
1019 @example
1020 fprintf (stderr, "success!\n")
1021 @end example
1022
1023 This is a special feature of the GNU C preprocessor: @samp{##} before a
1024 rest argument that is empty discards the preceding sequence of
1025 non-whitespace characters from the macro definition.  (If another macro
1026 argument precedes, none of it is discarded.)
1027
1028 It might be better to discard the last preprocessor token instead of the
1029 last preceding sequence of non-whitespace characters; in fact, we may
1030 someday change this feature to do so.  We advise you to write the macro
1031 definition so that the preceding sequence of non-whitespace characters
1032 is just a single token, so that the meaning will not change if we change
1033 the definition of this feature.
1034
1035 @node Subscripting
1036 @section Non-Lvalue Arrays May Have Subscripts
1037 @cindex subscripting
1038 @cindex arrays, non-lvalue
1039
1040 @cindex subscripting and function values
1041 Subscripting is allowed on arrays that are not lvalues, even though the
1042 unary @samp{&} operator is not.  For example, this is valid in GNU C though
1043 not valid in other C dialects:
1044
1045 @example
1046 @group
1047 struct foo @{int a[4];@};
1048
1049 struct foo f();
1050
1051 bar (int index)
1052 @{
1053   return f().a[index];
1054 @}
1055 @end group
1056 @end example
1057
1058 @node Pointer Arith
1059 @section Arithmetic on @code{void}- and Function-Pointers
1060 @cindex void pointers, arithmetic
1061 @cindex void, size of pointer to
1062 @cindex function pointers, arithmetic
1063 @cindex function, size of pointer to
1064
1065 In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to
1066 @code{void} and on pointers to functions.  This is done by treating the
1067 size of a @code{void} or of a function as 1.
1068
1069 A consequence of this is that @code{sizeof} is also allowed on @code{void}
1070 and on function types, and returns 1.
1071
1072 The option @samp{-Wpointer-arith} requests a warning if these extensions
1073 are used.
1074
1075 @node Initializers
1076 @section Non-Constant Initializers
1077 @cindex initializers, non-constant
1078 @cindex non-constant initializers
1079
1080 As in standard C++, the elements of an aggregate initializer for an
1081 automatic variable are not required to be constant expressions in GNU C.
1082 Here is an example of an initializer with run-time varying elements:
1083
1084 @example
1085 foo (float f, float g)
1086 @{
1087   float beat_freqs[2] = @{ f-g, f+g @};
1088   @dots{}
1089 @}
1090 @end example
1091
1092 @node Constructors
1093 @section Constructor Expressions
1094 @cindex constructor expressions
1095 @cindex initializations in expressions
1096 @cindex structures, constructor expression
1097 @cindex expressions, constructor
1098
1099 GNU C supports constructor expressions.  A constructor looks like
1100 a cast containing an initializer.  Its value is an object of the
1101 type specified in the cast, containing the elements specified in
1102 the initializer.
1103
1104 Usually, the specified type is a structure.  Assume that
1105 @code{struct foo} and @code{structure} are declared as shown:
1106
1107 @example
1108 struct foo @{int a; char b[2];@} structure;
1109 @end example
1110
1111 @noindent
1112 Here is an example of constructing a @code{struct foo} with a constructor:
1113
1114 @example
1115 structure = ((struct foo) @{x + y, 'a', 0@});
1116 @end example
1117
1118 @noindent
1119 This is equivalent to writing the following:
1120
1121 @example
1122 @{
1123   struct foo temp = @{x + y, 'a', 0@};
1124   structure = temp;
1125 @}
1126 @end example
1127
1128 You can also construct an array.  If all the elements of the constructor
1129 are (made up of) simple constant expressions, suitable for use in
1130 initializers, then the constructor is an lvalue and can be coerced to a
1131 pointer to its first element, as shown here:
1132
1133 @example
1134 char **foo = (char *[]) @{ "x", "y", "z" @};
1135 @end example
1136
1137 Array constructors whose elements are not simple constants are
1138 not very useful, because the constructor is not an lvalue.  There
1139 are only two valid ways to use it: to subscript it, or initialize
1140 an array variable with it.  The former is probably slower than a
1141 @code{switch} statement, while the latter does the same thing an
1142 ordinary C initializer would do.  Here is an example of
1143 subscripting an array constructor:
1144
1145 @example
1146 output = ((int[]) @{ 2, x, 28 @}) [input];
1147 @end example
1148
1149 Constructor expressions for scalar types and union types are is
1150 also allowed, but then the constructor expression is equivalent
1151 to a cast.
1152
1153 @node Labeled Elements
1154 @section Labeled Elements in Initializers
1155 @cindex initializers with labeled elements
1156 @cindex labeled elements in initializers
1157 @cindex case labels in initializers
1158
1159 Standard C requires the elements of an initializer to appear in a fixed
1160 order, the same as the order of the elements in the array or structure
1161 being initialized.
1162
1163 In GNU C you can give the elements in any order, specifying the array
1164 indices or structure field names they apply to.  This extension is not
1165 implemented in GNU C++.
1166
1167 To specify an array index, write @samp{[@var{index}]} or
1168 @samp{[@var{index}] =} before the element value.  For example,
1169
1170 @example
1171 int a[6] = @{ [4] 29, [2] = 15 @};
1172 @end example
1173
1174 @noindent
1175 is equivalent to
1176
1177 @example
1178 int a[6] = @{ 0, 0, 15, 0, 29, 0 @};
1179 @end example
1180
1181 @noindent
1182 The index values must be constant expressions, even if the array being
1183 initialized is automatic.
1184
1185 To initialize a range of elements to the same value, write
1186 @samp{[@var{first} ... @var{last}] = @var{value}}.  For example,
1187
1188 @example
1189 int widths[] = @{ [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 @};
1190 @end example
1191
1192 @noindent
1193 Note that the length of the array is the highest value specified
1194 plus one.
1195
1196 In a structure initializer, specify the name of a field to initialize
1197 with @samp{@var{fieldname}:} before the element value.  For example,
1198 given the following structure,
1199
1200 @example
1201 struct point @{ int x, y; @};
1202 @end example
1203
1204 @noindent
1205 the following initialization
1206
1207 @example
1208 struct point p = @{ y: yvalue, x: xvalue @};
1209 @end example
1210
1211 @noindent
1212 is equivalent to
1213
1214 @example
1215 struct point p = @{ xvalue, yvalue @};
1216 @end example
1217
1218 Another syntax which has the same meaning is @samp{.@var{fieldname} =}.,
1219 as shown here:
1220
1221 @example
1222 struct point p = @{ .y = yvalue, .x = xvalue @};
1223 @end example
1224
1225 You can also use an element label (with either the colon syntax or the
1226 period-equal syntax) when initializing a union, to specify which element
1227 of the union should be used.  For example,
1228
1229 @example
1230 union foo @{ int i; double d; @};
1231
1232 union foo f = @{ d: 4 @};
1233 @end example
1234
1235 @noindent
1236 will convert 4 to a @code{double} to store it in the union using
1237 the second element.  By contrast, casting 4 to type @code{union foo}
1238 would store it into the union as the integer @code{i}, since it is
1239 an integer.  (@xref{Cast to Union}.)
1240
1241 You can combine this technique of naming elements with ordinary C
1242 initialization of successive elements.  Each initializer element that
1243 does not have a label applies to the next consecutive element of the
1244 array or structure.  For example,
1245
1246 @example
1247 int a[6] = @{ [1] = v1, v2, [4] = v4 @};
1248 @end example
1249
1250 @noindent
1251 is equivalent to
1252
1253 @example
1254 int a[6] = @{ 0, v1, v2, 0, v4, 0 @};
1255 @end example
1256
1257 Labeling the elements of an array initializer is especially useful
1258 when the indices are characters or belong to an @code{enum} type.
1259 For example:
1260
1261 @example
1262 int whitespace[256]
1263   = @{ [' '] = 1, ['\t'] = 1, ['\h'] = 1,
1264       ['\f'] = 1, ['\n'] = 1, ['\r'] = 1 @};
1265 @end example
1266
1267 @node Case Ranges
1268 @section Case Ranges
1269 @cindex case ranges
1270 @cindex ranges in case statements
1271
1272 You can specify a range of consecutive values in a single @code{case} label,
1273 like this:
1274
1275 @example
1276 case @var{low} ... @var{high}:
1277 @end example
1278
1279 @noindent
1280 This has the same effect as the proper number of individual @code{case}
1281 labels, one for each integer value from @var{low} to @var{high}, inclusive.
1282
1283 This feature is especially useful for ranges of ASCII character codes:
1284
1285 @example
1286 case 'A' ... 'Z':
1287 @end example
1288
1289 @strong{Be careful:} Write spaces around the @code{...}, for otherwise
1290 it may be parsed wrong when you use it with integer values.  For example,
1291 write this:
1292
1293 @example
1294 case 1 ... 5:
1295 @end example
1296
1297 @noindent
1298 rather than this:
1299
1300 @example
1301 case 1...5:
1302 @end example
1303
1304 @node Cast to Union
1305 @section Cast to a Union Type
1306 @cindex cast to a union
1307 @cindex union, casting to a
1308
1309 A cast to union type is similar to other casts, except that the type
1310 specified is a union type.  You can specify the type either with
1311 @code{union @var{tag}} or with a typedef name.  A cast to union is actually
1312 a constructor though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like
1313 normal casts.  (@xref{Constructors}.)
1314
1315 The types that may be cast to the union type are those of the members
1316 of the union.  Thus, given the following union and variables:
1317
1318 @example
1319 union foo @{ int i; double d; @};
1320 int x;
1321 double y;
1322 @end example
1323
1324 @noindent
1325 both @code{x} and @code{y} can be cast to type @code{union} foo.
1326
1327 Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable of
1328 union type is equivalent to storing in a member of the union:
1329
1330 @example
1331 union foo u;
1332 @dots{}
1333 u = (union foo) x  @equiv{}  u.i = x
1334 u = (union foo) y  @equiv{}  u.d = y
1335 @end example
1336
1337 You can also use the union cast as a function argument:
1338
1339 @example
1340 void hack (union foo);
1341 @dots{}
1342 hack ((union foo) x);
1343 @end example
1344
1345 @node Function Attributes
1346 @section Declaring Attributes of Functions
1347 @cindex function attributes
1348 @cindex declaring attributes of functions
1349 @cindex functions that never return
1350 @cindex functions that have no side effects
1351 @cindex functions in arbitrary sections
1352 @cindex functions that behave like malloc
1353 @cindex @code{volatile} applied to function
1354 @cindex @code{const} applied to function
1355 @cindex functions with @code{printf}, @code{scanf} or @code{strftime} style arguments
1356 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1357 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1358 @cindex functions that do not pop the argument stack on the 386
1359
1360 In GNU C, you declare certain things about functions called in your program
1361 which help the compiler optimize function calls and check your code more
1362 carefully.
1363
1364 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1365 attributes when making a declaration.  This keyword is followed by an
1366 attribute specification inside double parentheses.  Ten attributes,
1367 @code{noreturn}, @code{const}, @code{format},
1368 @code{no_instrument_function}, @code{section}, @code{constructor},
1369 @code{destructor}, @code{unused}, @code{weak} and @code{malloc} are
1370 currently defined for functions.  Other attributes, including
1371 @code{section} are supported for variables declarations (@pxref{Variable
1372 Attributes}) and for types (@pxref{Type Attributes}).
1373
1374 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1375 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1376 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1377 you may use @code{__noreturn__} instead of @code{noreturn}.
1378
1379 @table @code
1380 @cindex @code{noreturn} function attribute
1381 @item noreturn
1382 A few standard library functions, such as @code{abort} and @code{exit},
1383 cannot return.  GNU CC knows this automatically.  Some programs define
1384 their own functions that never return.  You can declare them
1385 @code{noreturn} to tell the compiler this fact.  For example,
1386
1387 @smallexample
1388 void fatal () __attribute__ ((noreturn));
1389
1390 void
1391 fatal (@dots{})
1392 @{
1393   @dots{} /* @r{Print error message.} */ @dots{}
1394   exit (1);
1395 @}
1396 @end smallexample
1397
1398 The @code{noreturn} keyword tells the compiler to assume that
1399 @code{fatal} cannot return.  It can then optimize without regard to what
1400 would happen if @code{fatal} ever did return.  This makes slightly
1401 better code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
1402 uninitialized variables.
1403
1404 Do not assume that registers saved by the calling function are
1405 restored before calling the @code{noreturn} function.
1406
1407 It does not make sense for a @code{noreturn} function to have a return
1408 type other than @code{void}.
1409
1410 The attribute @code{noreturn} is not implemented in GNU C versions
1411 earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function does
1412 not return, which works in the current version and in some older
1413 versions, is as follows:
1414
1415 @smallexample
1416 typedef void voidfn ();
1417
1418 volatile voidfn fatal;
1419 @end smallexample
1420
1421 @cindex @code{pure} function attribute
1422 @item pure
1423 Many functions have no effects except the return value and their
1424 return value depends only on the parameters and/or global variables.
1425 Such a function can be subject
1426 to common subexpression elimination and loop optimization just as an
1427 arithmetic operator would be.  These functions should be declared
1428 with the attribute @code{pure}.  For example,
1429
1430 @smallexample
1431 int square (int) __attribute__ ((pure));
1432 @end smallexample
1433
1434 @noindent
1435 says that the hypothetical function @code{square} is safe to call
1436 fewer times than the program says.
1437
1438 Some of common examples of pure functions are @code{strlen} or @code{memcmp}.
1439 Interesting non-pure functions are functions with infinite loops or those
1440 depending on volatile memory or other system resource, that may change between
1441 two consecutive calls (such as @code{feof} in a multithreading environment).
1442
1443 The attribute @code{pure} is not implemented in GNU C versions earlier
1444 than 2.96.
1445 @cindex @code{const} function attribute
1446 @item const
1447 Many functions do not examine any values except their arguments, and
1448 have no effects except the return value.  Basically this is just slightly
1449 more strict class than the "pure" attribute above, since function is not
1450 allowed to read global memory.
1451
1452 @cindex pointer arguments
1453 Note that a function that has pointer arguments and examines the data
1454 pointed to must @emph{not} be declared @code{const}.  Likewise, a
1455 function that calls a non-@code{const} function usually must not be
1456 @code{const}.  It does not make sense for a @code{const} function to
1457 return @code{void}.
1458
1459 The attribute @code{const} is not implemented in GNU C versions earlier
1460 than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no side
1461 effects, which works in the current version and in some older versions,
1462 is as follows:
1463
1464 @smallexample
1465 typedef int intfn ();
1466
1467 extern const intfn square;
1468 @end smallexample
1469
1470 This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the language
1471 specifies that the @samp{const} must be attached to the return value.
1472
1473
1474 @item format (@var{archetype}, @var{string-index}, @var{first-to-check})
1475 @cindex @code{format} function attribute
1476 The @code{format} attribute specifies that a function takes @code{printf},
1477 @code{scanf}, or @code{strftime} style arguments which should be type-checked
1478 against a format string.  For example, the declaration:
1479
1480 @smallexample
1481 extern int
1482 my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
1483       __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
1484 @end smallexample
1485
1486 @noindent
1487 causes the compiler to check the arguments in calls to @code{my_printf}
1488 for consistency with the @code{printf} style format string argument
1489 @code{my_format}.
1490
1491 The parameter @var{archetype} determines how the format string is
1492 interpreted, and should be either @code{printf}, @code{scanf}, or
1493 @code{strftime}.  The
1494 parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1495 string argument (starting from 1), while @var{first-to-check} is the
1496 number of the first argument to check against the format string.  For
1497 functions where the arguments are not available to be checked (such as
1498 @code{vprintf}), specify the third parameter as zero.  In this case the
1499 compiler only checks the format string for consistency.
1500
1501 In the example above, the format string (@code{my_format}) is the second
1502 argument of the function @code{my_print}, and the arguments to check
1503 start with the third argument, so the correct parameters for the format
1504 attribute are 2 and 3.
1505
1506 The @code{format} attribute allows you to identify your own functions
1507 which take format strings as arguments, so that GNU CC can check the
1508 calls to these functions for errors.  The compiler always checks formats
1509 for the ANSI library functions @code{printf}, @code{fprintf},
1510 @code{sprintf}, @code{scanf}, @code{fscanf}, @code{sscanf}, @code{strftime},
1511 @code{vprintf}, @code{vfprintf} and @code{vsprintf} whenever such
1512 warnings are requested (using @samp{-Wformat}), so there is no need to
1513 modify the header file @file{stdio.h}.
1514
1515 @item format_arg (@var{string-index})
1516 @cindex @code{format_arg} function attribute
1517 The @code{format_arg} attribute specifies that a function takes
1518 @code{printf} or @code{scanf} style arguments, modifies it (for example,
1519 to translate it into another language), and passes it to a @code{printf}
1520 or @code{scanf} style function.  For example, the declaration:
1521
1522 @smallexample
1523 extern char *
1524 my_dgettext (char *my_domain, const char *my_format)
1525       __attribute__ ((format_arg (2)));
1526 @end smallexample
1527
1528 @noindent
1529 causes the compiler to check the arguments in calls to
1530 @code{my_dgettext} whose result is passed to a @code{printf},
1531 @code{scanf}, or @code{strftime} type function for consistency with the
1532 @code{printf} style format string argument @code{my_format}.
1533
1534 The parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1535 string argument (starting from 1).
1536
1537 The @code{format-arg} attribute allows you to identify your own
1538 functions which modify format strings, so that GNU CC can check the
1539 calls to @code{printf}, @code{scanf}, or @code{strftime} function whose
1540 operands are a call to one of your own function.  The compiler always
1541 treats @code{gettext}, @code{dgettext}, and @code{dcgettext} in this
1542 manner.
1543
1544 @item no_instrument_function
1545 @cindex @code{no_instrument_function} function attribute
1546 If @samp{-finstrument-functions} is given, profiling function calls will
1547 be generated at entry and exit of most user-compiled functions.
1548 Functions with this attribute will not be so instrumented.
1549
1550 @item section ("section-name")
1551 @cindex @code{section} function attribute
1552 Normally, the compiler places the code it generates in the @code{text} section.
1553 Sometimes, however, you need additional sections, or you need certain
1554 particular functions to appear in special sections.  The @code{section}
1555 attribute specifies that a function lives in a particular section.
1556 For example, the declaration:
1557
1558 @smallexample
1559 extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));
1560 @end smallexample
1561
1562 @noindent
1563 puts the function @code{foobar} in the @code{bar} section.
1564
1565 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
1566 attribute is not available on all platforms.
1567 If you need to map the entire contents of a module to a particular
1568 section, consider using the facilities of the linker instead.
1569
1570 @item constructor
1571 @itemx destructor
1572 @cindex @code{constructor} function attribute
1573 @cindex @code{destructor} function attribute
1574 The @code{constructor} attribute causes the function to be called
1575 automatically before execution enters @code{main ()}.  Similarly, the
1576 @code{destructor} attribute causes the function to be called
1577 automatically after @code{main ()} has completed or @code{exit ()} has
1578 been called.  Functions with these attributes are useful for
1579 initializing data that will be used implicitly during the execution of
1580 the program.
1581
1582 These attributes are not currently implemented for Objective C.
1583
1584 @item unused
1585 This attribute, attached to a function, means that the function is meant
1586 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
1587 function.  GNU C++ does not currently support this attribute as
1588 definitions without parameters are valid in C++.
1589
1590 @item weak
1591 @cindex @code{weak} attribute
1592 The @code{weak} attribute causes the declaration to be emitted as a weak
1593 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining
1594 library functions which can be overridden in user code, though it can
1595 also be used with non-function declarations.  Weak symbols are supported
1596 for ELF targets, and also for a.out targets when using the GNU assembler
1597 and linker.
1598
1599 @item malloc
1600 @cindex @code{malloc} attribute
1601 The @code{malloc} attribute is used to tell the compiler that a function
1602 may be treated as if it were the malloc function.  The compiler assumes
1603 that calls to malloc result in a pointers that cannot alias anything.
1604 This will often improve optimization.
1605
1606 @item alias ("target")
1607 @cindex @code{alias} attribute
1608 The @code{alias} attribute causes the declaration to be emitted as an
1609 alias for another symbol, which must be specified.  For instance,
1610
1611 @smallexample
1612 void __f () @{ /* do something */; @}
1613 void f () __attribute__ ((weak, alias ("__f")));
1614 @end smallexample
1615
1616 declares @samp{f} to be a weak alias for @samp{__f}.  In C++, the
1617 mangled name for the target must be used.
1618
1619 Not all target machines support this attribute.
1620
1621 @item no_check_memory_usage
1622 @cindex @code{no_check_memory_usage} function attribute
1623 The @code{no_check_memory_usage} attribute causes GNU CC to omit checks
1624 of memory references when it generates code for that function.  Normally
1625 if you specify @samp{-fcheck-memory-usage} (see @pxref{Code Gen
1626 Options}), GNU CC generates calls to support routines before most memory
1627 accesses to permit support code to record usage and detect uses of
1628 uninitialized or unallocated storage.  Since GNU CC cannot handle
1629 @code{asm} statements properly they are not allowed in such functions.
1630 If you declare a function with this attribute, GNU CC will not generate
1631 memory checking code for that function, permitting the use of @code{asm}
1632 statements without having to compile that function with different
1633 options.  This also allows you to write support routines of your own if
1634 you wish, without getting infinite recursion if they get compiled with
1635 @code{-fcheck-memory-usage}.
1636
1637 @item regparm (@var{number})
1638 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1639 On the Intel 386, the @code{regparm} attribute causes the compiler to
1640 pass up to @var{number} integer arguments in registers @var{EAX},
1641 @var{EDX}, and @var{ECX} instead of on the stack.  Functions that take a
1642 variable number of arguments will continue to be passed all of their
1643 arguments on the stack.
1644
1645 @item stdcall
1646 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1647 On the Intel 386, the @code{stdcall} attribute causes the compiler to
1648 assume that the called function will pop off the stack space used to
1649 pass arguments, unless it takes a variable number of arguments.
1650
1651 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{stdcall}
1652 attribute.
1653
1654 @item cdecl
1655 @cindex functions that do pop the argument stack on the 386
1656 On the Intel 386, the @code{cdecl} attribute causes the compiler to
1657 assume that the calling function will pop off the stack space used to
1658 pass arguments.  This is
1659 useful to override the effects of the @samp{-mrtd} switch.
1660
1661 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{cdecl}
1662 attribute.
1663
1664 @item longcall
1665 @cindex functions called via pointer on the RS/6000 and PowerPC
1666 On the RS/6000 and PowerPC, the @code{longcall} attribute causes the
1667 compiler to always call the function via a pointer, so that functions
1668 which reside further than 64 megabytes (67,108,864 bytes) from the
1669 current location can be called.
1670
1671 @item long_call/short_call
1672 @cindex indirect calls on ARM
1673 This attribute allows to specify how to call a particular function on
1674 ARM.  Both attributes override the @code{-mlong-calls} (@pxref{ARM Options})
1675 command line switch and @code{#pragma long_calls} settings.  The
1676 @code{long_call} attribute causes the compiler to always call the
1677 function by first loading its address into a register and then using the
1678 contents of that register.   The @code{short_call} attribute always places
1679 the offset to the function from the call site into the @samp{BL}
1680 instruction directly.
1681
1682 @item dllimport
1683 @cindex functions which are imported from a dll on PowerPC Windows NT
1684 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllimport} attribute causes
1685 the compiler to call the function via a global pointer to the function
1686 pointer that is set up by the Windows NT dll library.  The pointer name
1687 is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1688
1689 @item dllexport
1690 @cindex functions which are exported from a dll on PowerPC Windows NT
1691 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllexport} attribute causes
1692 the compiler to provide a global pointer to the function pointer, so
1693 that it can be called with the @code{dllimport} attribute.  The pointer
1694 name is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1695
1696 @item exception (@var{except-func} [, @var{except-arg}])
1697 @cindex functions which specify exception handling on PowerPC Windows NT
1698 On the PowerPC running Windows NT, the @code{exception} attribute causes
1699 the compiler to modify the structured exception table entry it emits for
1700 the declared function.  The string or identifier @var{except-func} is
1701 placed in the third entry of the structured exception table.  It
1702 represents a function, which is called by the exception handling
1703 mechanism if an exception occurs.  If it was specified, the string or
1704 identifier @var{except-arg} is placed in the fourth entry of the
1705 structured exception table.
1706
1707 @item function_vector
1708 @cindex calling functions through the function vector on the H8/300 processors
1709 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1710 function should be called through the function vector.  Calling a
1711 function through the function vector will reduce code size, however;
1712 the function vector has a limited size (maximum 128 entries on the H8/300
1713 and 64 entries on the H8/300H) and shares space with the interrupt vector.
1714
1715 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1716 this option to work correctly.
1717
1718 @item interrupt_handler
1719 @cindex interrupt handler functions on the H8/300 processors
1720 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1721 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1722 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1723 attribute is present.
1724
1725 @item eightbit_data
1726 @cindex eight bit data on the H8/300 and H8/300H
1727 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1728 variable should be placed into the eight bit data section.
1729 The compiler will generate more efficient code for certain operations
1730 on data in the eight bit data area.  Note the eight bit data area is limited to
1731 256 bytes of data.
1732
1733 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1734 this option to work correctly.
1735
1736 @item tiny_data
1737 @cindex tiny data section on the H8/300H
1738 Use this option on the H8/300H to indicate that the specified
1739 variable should be placed into the tiny data section.
1740 The compiler will generate more efficient code for loads and stores
1741 on data in the tiny data section.  Note the tiny data area is limited to
1742 slightly under 32kbytes of data.
1743
1744 @item interrupt
1745 @cindex interrupt handlers on the M32R/D
1746 Use this option on the M32R/D to indicate that the specified
1747 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1748 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1749 attribute is present.
1750
1751 Interrupt handler functions on the AVR processors
1752 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1753 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1754 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1755 attribute is present. Interrupts will be enabled inside function.
1756
1757 @item signal
1758 @cindex signal handler functions on the AVR processors
1759 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1760 function is an signal handler.  The compiler will generate function
1761 entry and exit sequences suitable for use in an signal handler when this
1762 attribute is present. Interrupts will be disabled inside function.
1763
1764 @item naked
1765 @cindex function without a prologue/epilogue code on the AVR processors
1766 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1767 function don't have a prologue/epilogue.  The compiler don't generate
1768 function entry and exit sequences.
1769
1770 @item model (@var{model-name})
1771 @cindex function addressability on the M32R/D
1772 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object,
1773 and the code generated for a function.
1774 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
1775 or @code{large}, representing each of the code models.
1776
1777 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
1778 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction), and are
1779 callable with the @code{bl} instruction.
1780
1781 Medium model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1782 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1783 and are callable with the @code{bl} instruction.
1784
1785 Large model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1786 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1787 and may not be reachable with the @code{bl} instruction (the compiler will
1788 generate the much slower @code{seth/add3/jl} instruction sequence).
1789
1790 @end table
1791
1792 You can specify multiple attributes in a declaration by separating them
1793 by commas within the double parentheses or by immediately following an
1794 attribute declaration with another attribute declaration.
1795
1796 @cindex @code{#pragma}, reason for not using
1797 @cindex pragma, reason for not using
1798 Some people object to the @code{__attribute__} feature, suggesting that ANSI C's
1799 @code{#pragma} should be used instead.  There are two reasons for not
1800 doing this.
1801
1802 @enumerate
1803 @item
1804 It is impossible to generate @code{#pragma} commands from a macro.
1805
1806 @item
1807 There is no telling what the same @code{#pragma} might mean in another
1808 compiler.
1809 @end enumerate
1810
1811 These two reasons apply to almost any application that might be proposed
1812 for @code{#pragma}.  It is basically a mistake to use @code{#pragma} for
1813 @emph{anything}.
1814
1815 @node Function Prototypes
1816 @section Prototypes and Old-Style Function Definitions
1817 @cindex function prototype declarations
1818 @cindex old-style function definitions
1819 @cindex promotion of formal parameters
1820
1821 GNU C extends ANSI C to allow a function prototype to override a later
1822 old-style non-prototype definition.  Consider the following example:
1823
1824 @example
1825 /* @r{Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.}  */
1826 #ifdef __STDC__
1827 #define P(x) x
1828 #else
1829 #define P(x) ()
1830 #endif
1831
1832 /* @r{Prototype function declaration.}  */
1833 int isroot P((uid_t));
1834
1835 /* @r{Old-style function definition.}  */
1836 int
1837 isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
1838      uid_t x;
1839 @{
1840   return x == 0;
1841 @}
1842 @end example
1843
1844 Suppose the type @code{uid_t} happens to be @code{short}.  ANSI C does
1845 not allow this example, because subword arguments in old-style
1846 non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
1847 function definition's argument is really an @code{int}, which does not
1848 match the prototype argument type of @code{short}.
1849
1850 This restriction of ANSI C makes it hard to write code that is portable
1851 to traditional C compilers, because the programmer does not know
1852 whether the @code{uid_t} type is @code{short}, @code{int}, or
1853 @code{long}.  Therefore, in cases like these GNU C allows a prototype
1854 to override a later old-style definition.  More precisely, in GNU C, a
1855 function prototype argument type overrides the argument type specified
1856 by a later old-style definition if the former type is the same as the
1857 latter type before promotion.  Thus in GNU C the above example is
1858 equivalent to the following:
1859
1860 @example
1861 int isroot (uid_t);
1862
1863 int
1864 isroot (uid_t x)
1865 @{
1866   return x == 0;
1867 @}
1868 @end example
1869
1870 GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
1871 extension is irrelevant.
1872
1873 @node C++ Comments
1874 @section C++ Style Comments
1875 @cindex //
1876 @cindex C++ comments
1877 @cindex comments, C++ style
1878
1879 In GNU C, you may use C++ style comments, which start with @samp{//} and
1880 continue until the end of the line.  Many other C implementations allow
1881 such comments, and they are likely to be in a future C standard.
1882 However, C++ style comments are not recognized if you specify
1883 @w{@samp{-ansi}} or @w{@samp{-traditional}}, since they are incompatible
1884 with traditional constructs like @code{dividend//*comment*/divisor}.
1885
1886 @node Dollar Signs
1887 @section Dollar Signs in Identifier Names
1888 @cindex $
1889 @cindex dollar signs in identifier names
1890 @cindex identifier names, dollar signs in
1891
1892 In GNU C, you may normally use dollar signs in identifier names.
1893 This is because many traditional C implementations allow such identifiers.
1894 However, dollar signs in identifiers are not supported on a few target
1895 machines, typically because the target assembler does not allow them.
1896
1897 @node Character Escapes
1898 @section The Character @key{ESC} in Constants
1899
1900 You can use the sequence @samp{\e} in a string or character constant to
1901 stand for the ASCII character @key{ESC}.
1902
1903 @node Alignment
1904 @section Inquiring on Alignment of Types or Variables
1905 @cindex alignment
1906 @cindex type alignment
1907 @cindex variable alignment
1908
1909 The keyword @code{__alignof__} allows you to inquire about how an object
1910 is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
1911 syntax is just like @code{sizeof}.
1912
1913 For example, if the target machine requires a @code{double} value to be
1914 aligned on an 8-byte boundary, then @code{__alignof__ (double)} is 8.
1915 This is true on many RISC machines.  On more traditional machine
1916 designs, @code{__alignof__ (double)} is 4 or even 2.
1917
1918 Some machines never actually require alignment; they allow reference to any
1919 data type even at an odd addresses.  For these machines, @code{__alignof__}
1920 reports the @emph{recommended} alignment of a type.
1921
1922 When the operand of @code{__alignof__} is an lvalue rather than a type, the
1923 value is the largest alignment that the lvalue is known to have.  It may
1924 have this alignment as a result of its data type, or because it is part of
1925 a structure and inherits alignment from that structure.  For example, after
1926 this declaration:
1927
1928 @example
1929 struct foo @{ int x; char y; @} foo1;
1930 @end example
1931
1932 @noindent
1933 the value of @code{__alignof__ (foo1.y)} is probably 2 or 4, the same as
1934 @code{__alignof__ (int)}, even though the data type of @code{foo1.y}
1935 does not itself demand any alignment.@refill
1936
1937 It is an error to ask for the alignment of an incomplete type.
1938
1939 A related feature which lets you specify the alignment of an object is
1940 @code{__attribute__ ((aligned (@var{alignment})))}; see the following
1941 section.
1942
1943 @node Variable Attributes
1944 @section Specifying Attributes of Variables
1945 @cindex attribute of variables
1946 @cindex variable attributes
1947
1948 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1949 attributes of variables or structure fields.  This keyword is followed
1950 by an attribute specification inside double parentheses.  Eight
1951 attributes are currently defined for variables: @code{aligned},
1952 @code{mode}, @code{nocommon}, @code{packed}, @code{section},
1953 @code{transparent_union}, @code{unused}, and @code{weak}.  Other
1954 attributes are available for functions (@pxref{Function Attributes}) and
1955 for types (@pxref{Type Attributes}).
1956
1957 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1958 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1959 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1960 you may use @code{__aligned__} instead of @code{aligned}.
1961
1962 @table @code
1963 @cindex @code{aligned} attribute
1964 @item aligned (@var{alignment})
1965 This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
1966 structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
1967
1968 @smallexample
1969 int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
1970 @end smallexample
1971
1972 @noindent
1973 causes the compiler to allocate the global variable @code{x} on a
1974 16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction with
1975 an @code{asm} expression to access the @code{move16} instruction which
1976 requires 16-byte aligned operands.
1977
1978 You can also specify the alignment of structure fields.  For example, to
1979 create a double-word aligned @code{int} pair, you could write:
1980
1981 @smallexample
1982 struct foo @{ int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); @};
1983 @end smallexample
1984
1985 @noindent
1986 This is an alternative to creating a union with a @code{double} member
1987 that forces the union to be double-word aligned.
1988
1989 It is not possible to specify the alignment of functions; the alignment
1990 of functions is determined by the machine's requirements and cannot be
1991 changed.  You cannot specify alignment for a typedef name because such a
1992 name is just an alias, not a distinct type.
1993
1994 As in the preceding examples, you can explicitly specify the alignment
1995 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given variable or
1996 structure field.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
1997 and just ask the compiler to align a variable or field to the maximum
1998 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
1999 example, you could write:
2000
2001 @smallexample
2002 short array[3] __attribute__ ((aligned));
2003 @end smallexample
2004
2005 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned} attribute
2006 specification, the compiler automatically sets the alignment for the declared
2007 variable or field to the largest alignment which is ever used for any data
2008 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often make
2009 copy operations more efficient, because the compiler can use whatever
2010 instructions copy the biggest chunks of memory when performing copies to
2011 or from the variables or fields that you have aligned this way.
2012
2013 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2014 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2015
2016 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2017 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2018 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2019 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2020 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2021 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2022 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2023 alignment.  See your linker documentation for further information.
2024
2025 @item mode (@var{mode})
2026 @cindex @code{mode} attribute
2027 This attribute specifies the data type for the declaration---whichever
2028 type corresponds to the mode @var{mode}.  This in effect lets you
2029 request an integer or floating point type according to its width.
2030
2031 You may also specify a mode of @samp{byte} or @samp{__byte__} to
2032 indicate the mode corresponding to a one-byte integer, @samp{word} or
2033 @samp{__word__} for the mode of a one-word integer, and @samp{pointer}
2034 or @samp{__pointer__} for the mode used to represent pointers.
2035
2036 @item nocommon
2037 @cindex @code{nocommon} attribute
2038 This attribute specifies requests GNU CC not to place a variable
2039 ``common'' but instead to allocate space for it directly.  If you
2040 specify the @samp{-fno-common} flag, GNU CC will do this for all
2041 variables.
2042
2043 Specifying the @code{nocommon} attribute for a variable provides an
2044 initialization of zeros.  A variable may only be initialized in one
2045 source file.
2046
2047 @item packed
2048 @cindex @code{packed} attribute
2049 The @code{packed} attribute specifies that a variable or structure field
2050 should have the smallest possible alignment---one byte for a variable,
2051 and one bit for a field, unless you specify a larger value with the
2052 @code{aligned} attribute.
2053
2054 Here is a structure in which the field @code{x} is packed, so that it
2055 immediately follows @code{a}:
2056
2057 @example
2058 struct foo
2059 @{
2060   char a;
2061   int x[2] __attribute__ ((packed));
2062 @};
2063 @end example
2064
2065 @item section ("section-name")
2066 @cindex @code{section} variable attribute
2067 Normally, the compiler places the objects it generates in sections like
2068 @code{data} and @code{bss}.  Sometimes, however, you need additional sections,
2069 or you need certain particular variables to appear in special sections,
2070 for example to map to special hardware.  The @code{section}
2071 attribute specifies that a variable (or function) lives in a particular
2072 section.  For example, this small program uses several specific section names:
2073
2074 @smallexample
2075 struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = @{ 0 @};
2076 struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = @{ 0 @};
2077 char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = @{ 0 @};
2078 int init_data __attribute__ ((section ("INITDATA"))) = 0;
2079
2080 main()
2081 @{
2082   /* Initialize stack pointer */
2083   init_sp (stack + sizeof (stack));
2084
2085   /* Initialize initialized data */
2086   memcpy (&init_data, &data, &edata - &data);
2087
2088   /* Turn on the serial ports */
2089   init_duart (&a);
2090   init_duart (&b);
2091 @}
2092 @end smallexample
2093
2094 @noindent
2095 Use the @code{section} attribute with an @emph{initialized} definition
2096 of a @emph{global} variable, as shown in the example.  GNU CC issues
2097 a warning and otherwise ignores the @code{section} attribute in
2098 uninitialized variable declarations.
2099
2100 You may only use the @code{section} attribute with a fully initialized
2101 global definition because of the way linkers work.  The linker requires
2102 each object be defined once, with the exception that uninitialized
2103 variables tentatively go in the @code{common} (or @code{bss}) section
2104 and can be multiply "defined".  You can force a variable to be
2105 initialized with the @samp{-fno-common} flag or the @code{nocommon}
2106 attribute.
2107
2108 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2109 attribute is not available on all platforms.
2110 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2111 section, consider using the facilities of the linker instead.
2112
2113 @item shared
2114 @cindex @code{shared} variable attribute
2115 On Windows NT, in addition to putting variable definitions in a named 
2116 section, the section can also be shared among all running copies of an 
2117 executable or DLL. For example, this small program defines shared data 
2118 by putting it in a named section "shared" and marking the section 
2119 shareable:
2120
2121 @smallexample
2122 int foo __attribute__((section ("shared"), shared)) = 0;
2123
2124 int
2125 main()
2126 @{
2127   /* Read and write foo. All running copies see the same value. */
2128   return 0;
2129 @}
2130 @end smallexample
2131
2132 @noindent
2133 You may only use the @code{shared} attribute along with @code{section}
2134 attribute with a fully initialized global definition because of the way 
2135 linkers work.  See @code{section} attribute for more information.
2136
2137 The @code{shared} attribute is only available on Windows NT.
2138
2139 @item transparent_union
2140 This attribute, attached to a function parameter which is a union, means
2141 that the corresponding argument may have the type of any union member,
2142 but the argument is passed as if its type were that of the first union
2143 member.  For more details see @xref{Type Attributes}.  You can also use
2144 this attribute on a @code{typedef} for a union data type; then it
2145 applies to all function parameters with that type.
2146
2147 @item unused
2148 This attribute, attached to a variable, means that the variable is meant
2149 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
2150 variable.
2151
2152 @item weak
2153 The @code{weak} attribute is described in @xref{Function Attributes}.
2154
2155 @item model (@var{model-name})
2156 @cindex variable addressability on the M32R/D
2157 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object.
2158 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
2159 or @code{large}, representing each of the code models.
2160
2161 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
2162 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction).
2163
2164 Medium and large model objects may live anywhere in the 32 bit address space
2165 (the compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their
2166 addresses).
2167
2168 @end table
2169
2170 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2171 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2172 packed))}.
2173
2174 @node Type Attributes
2175 @section Specifying Attributes of Types
2176 @cindex attribute of types
2177 @cindex type attributes
2178
2179 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
2180 attributes of @code{struct} and @code{union} types when you define such
2181 types.  This keyword is followed by an attribute specification inside
2182 double parentheses.  Three attributes are currently defined for types:
2183 @code{aligned}, @code{packed}, and @code{transparent_union}.  Other
2184 attributes are defined for functions (@pxref{Function Attributes}) and
2185 for variables (@pxref{Variable Attributes}).
2186
2187 You may also specify any one of these attributes with @samp{__}
2188 preceding and following its keyword.  This allows you to use these
2189 attributes in header files without being concerned about a possible
2190 macro of the same name.  For example, you may use @code{__aligned__}
2191 instead of @code{aligned}.
2192
2193 You may specify the @code{aligned} and @code{transparent_union}
2194 attributes either in a @code{typedef} declaration or just past the
2195 closing curly brace of a complete enum, struct or union type
2196 @emph{definition} and the @code{packed} attribute only past the closing
2197 brace of a definition.
2198
2199 You may also specify attributes between the enum, struct or union
2200 tag and the name of the type rather than after the closing brace.
2201
2202 @table @code
2203 @cindex @code{aligned} attribute
2204 @item aligned (@var{alignment})
2205 This attribute specifies a minimum alignment (in bytes) for variables
2206 of the specified type.  For example, the declarations:
2207
2208 @smallexample
2209 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned (8)));
2210 typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));
2211 @end smallexample
2212
2213 @noindent
2214 force the compiler to insure (as far as it can) that each variable whose
2215 type is @code{struct S} or @code{more_aligned_int} will be allocated and
2216 aligned @emph{at least} on a 8-byte boundary.  On a Sparc, having all
2217 variables of type @code{struct S} aligned to 8-byte boundaries allows
2218 the compiler to use the @code{ldd} and @code{std} (doubleword load and
2219 store) instructions when copying one variable of type @code{struct S} to
2220 another, thus improving run-time efficiency.
2221
2222 Note that the alignment of any given @code{struct} or @code{union} type
2223 is required by the ANSI C standard to be at least a perfect multiple of
2224 the lowest common multiple of the alignments of all of the members of
2225 the @code{struct} or @code{union} in question.  This means that you @emph{can}
2226 effectively adjust the alignment of a @code{struct} or @code{union}
2227 type by attaching an @code{aligned} attribute to any one of the members
2228 of such a type, but the notation illustrated in the example above is a
2229 more obvious, intuitive, and readable way to request the compiler to
2230 adjust the alignment of an entire @code{struct} or @code{union} type.
2231
2232 As in the preceding example, you can explicitly specify the alignment
2233 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given @code{struct}
2234 or @code{union} type.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
2235 and just ask the compiler to align a type to the maximum
2236 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
2237 example, you could write:
2238
2239 @smallexample
2240 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned));
2241 @end smallexample
2242
2243 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned}
2244 attribute specification, the compiler automatically sets the alignment
2245 for the type to the largest alignment which is ever used for any data
2246 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often
2247 make copy operations more efficient, because the compiler can use
2248 whatever instructions copy the biggest chunks of memory when performing
2249 copies to or from the variables which have types that you have aligned
2250 this way.
2251
2252 In the example above, if the size of each @code{short} is 2 bytes, then
2253 the size of the entire @code{struct S} type is 6 bytes.  The smallest
2254 power of two which is greater than or equal to that is 8, so the
2255 compiler sets the alignment for the entire @code{struct S} type to 8
2256 bytes.
2257
2258 Note that although you can ask the compiler to select a time-efficient
2259 alignment for a given type and then declare only individual stand-alone
2260 objects of that type, the compiler's ability to select a time-efficient
2261 alignment is primarily useful only when you plan to create arrays of
2262 variables having the relevant (efficiently aligned) type.  If you
2263 declare or use arrays of variables of an efficiently-aligned type, then
2264 it is likely that your program will also be doing pointer arithmetic (or
2265 subscripting, which amounts to the same thing) on pointers to the
2266 relevant type, and the code that the compiler generates for these
2267 pointer arithmetic operations will often be more efficient for
2268 efficiently-aligned types than for other types.
2269
2270 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2271 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2272
2273 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2274 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2275 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2276 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2277 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2278 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2279 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2280 alignment.  See your linker documentation for further information.
2281
2282 @item packed
2283 This attribute, attached to an @code{enum}, @code{struct}, or
2284 @code{union} type definition, specified that the minimum required memory
2285 be used to represent the type.
2286
2287 Specifying this attribute for @code{struct} and @code{union} types is
2288 equivalent to specifying the @code{packed} attribute on each of the
2289 structure or union members.  Specifying the @samp{-fshort-enums}
2290 flag on the line is equivalent to specifying the @code{packed}
2291 attribute on all @code{enum} definitions.
2292
2293 You may only specify this attribute after a closing curly brace on an
2294 @code{enum} definition, not in a @code{typedef} declaration, unless that
2295 declaration also contains the definition of the @code{enum}.
2296
2297 @item transparent_union
2298 This attribute, attached to a @code{union} type definition, indicates
2299 that any function parameter having that union type causes calls to that
2300 function to be treated in a special way.
2301
2302 First, the argument corresponding to a transparent union type can be of
2303 any type in the union; no cast is required.  Also, if the union contains
2304 a pointer type, the corresponding argument can be a null pointer
2305 constant or a void pointer expression; and if the union contains a void
2306 pointer type, the corresponding argument can be any pointer expression.
2307 If the union member type is a pointer, qualifiers like @code{const} on
2308 the referenced type must be respected, just as with normal pointer
2309 conversions.
2310
2311 Second, the argument is passed to the function using the calling
2312 conventions of first member of the transparent union, not the calling
2313 conventions of the union itself.  All members of the union must have the
2314 same machine representation; this is necessary for this argument passing
2315 to work properly.
2316
2317 Transparent unions are designed for library functions that have multiple
2318 interfaces for compatibility reasons.  For example, suppose the
2319 @code{wait} function must accept either a value of type @code{int *} to
2320 comply with Posix, or a value of type @code{union wait *} to comply with
2321 the 4.1BSD interface.  If @code{wait}'s parameter were @code{void *},
2322 @code{wait} would accept both kinds of arguments, but it would also
2323 accept any other pointer type and this would make argument type checking
2324 less useful.  Instead, @code{<sys/wait.h>} might define the interface
2325 as follows:
2326
2327 @smallexample
2328 typedef union
2329   @{
2330     int *__ip;
2331     union wait *__up;
2332   @} wait_status_ptr_t __attribute__ ((__transparent_union__));
2333
2334 pid_t wait (wait_status_ptr_t);
2335 @end smallexample
2336
2337 This interface allows either @code{int *} or @code{union wait *}
2338 arguments to be passed, using the @code{int *} calling convention.
2339 The program can call @code{wait} with arguments of either type:
2340
2341 @example
2342 int w1 () @{ int w; return wait (&w); @}
2343 int w2 () @{ union wait w; return wait (&w); @}
2344 @end example
2345
2346 With this interface, @code{wait}'s implementation might look like this:
2347
2348 @example
2349 pid_t wait (wait_status_ptr_t p)
2350 @{
2351   return waitpid (-1, p.__ip, 0);
2352 @}
2353 @end example
2354
2355 @item unused
2356 When attached to a type (including a @code{union} or a @code{struct}),
2357 this attribute means that variables of that type are meant to appear
2358 possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for any variables of
2359 that type, even if the variable appears to do nothing.  This is often
2360 the case with lock or thread classes, which are usually defined and then
2361 not referenced, but contain constructors and destructors that have
2362 nontrivial bookkeeping functions.
2363
2364 @end table
2365
2366 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2367 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2368 packed))}.
2369
2370 @node Inline
2371 @section An Inline Function is As Fast As a Macro
2372 @cindex inline functions
2373 @cindex integrating function code
2374 @cindex open coding
2375 @cindex macros, inline alternative
2376
2377 By declaring a function @code{inline}, you can direct GNU CC to
2378 integrate that function's code into the code for its callers.  This
2379 makes execution faster by eliminating the function-call overhead; in
2380 addition, if any of the actual argument values are constant, their known
2381 values may permit simplifications at compile time so that not all of the
2382 inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
2383 less predictable; object code may be larger or smaller with function
2384 inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
2385 optimization and it really ``works'' only in optimizing compilation.  If
2386 you don't use @samp{-O}, no function is really inline.
2387
2388 To declare a function inline, use the @code{inline} keyword in its
2389 declaration, like this:
2390
2391 @example
2392 inline int
2393 inc (int *a)
2394 @{
2395   (*a)++;
2396 @}
2397 @end example
2398
2399 (If you are writing a header file to be included in ANSI C programs, write
2400 @code{__inline__} instead of @code{inline}.  @xref{Alternate Keywords}.)
2401 You can also make all ``simple enough'' functions inline with the option
2402 @samp{-finline-functions}. 
2403
2404 Note that certain usages in a function definition can make it unsuitable
2405 for inline substitution.  Among these usages are: use of varargs, use of
2406 alloca, use of variable sized data types (@pxref{Variable Length}),
2407 use of computed goto (@pxref{Labels as Values}), use of nonlocal goto,
2408 and nested functions (@pxref{Nested Functions}).  Using @samp{-Winline}
2409 will warn when a function marked @code{inline} could not be substituted,
2410 and will give the reason for the failure.
2411
2412 Note that in C and Objective C, unlike C++, the @code{inline} keyword
2413 does not affect the linkage of the function.
2414
2415 @cindex automatic @code{inline} for C++ member fns
2416 @cindex @code{inline} automatic for C++ member fns
2417 @cindex member fns, automatically @code{inline}
2418 @cindex C++ member fns, automatically @code{inline}
2419 GNU CC automatically inlines member functions defined within the class
2420 body of C++ programs even if they are not explicitly declared
2421 @code{inline}.  (You can override this with @samp{-fno-default-inline};
2422 @pxref{C++ Dialect Options,,Options Controlling C++ Dialect}.)
2423
2424 @cindex inline functions, omission of
2425 When a function is both inline and @code{static}, if all calls to the
2426 function are integrated into the caller, and the function's address is
2427 never used, then the function's own assembler code is never referenced.
2428 In this case, GNU CC does not actually output assembler code for the
2429 function, unless you specify the option @samp{-fkeep-inline-functions}.
2430 Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
2431 calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
2432 neither can recursive calls within the definition).  If there is a
2433 nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
2434 usual.  The function must also be compiled as usual if the program
2435 refers to its address, because that can't be inlined.
2436
2437 @cindex non-static inline function
2438 When an inline function is not @code{static}, then the compiler must assume
2439 that there may be calls from other source files; since a global symbol can
2440 be defined only once in any program, the function must not be defined in
2441 the other source files, so the calls therein cannot be integrated.
2442 Therefore, a non-@code{static} inline function is always compiled on its
2443 own in the usual fashion.
2444
2445 If you specify both @code{inline} and @code{extern} in the function
2446 definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
2447 is the function compiled on its own, not even if you refer to its
2448 address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
2449 if you had only declared the function, and had not defined it.
2450
2451 This combination of @code{inline} and @code{extern} has almost the
2452 effect of a macro.  The way to use it is to put a function definition in
2453 a header file with these keywords, and put another copy of the
2454 definition (lacking @code{inline} and @code{extern}) in a library file.
2455 The definition in the header file will cause most calls to the function
2456 to be inlined.  If any uses of the function remain, they will refer to
2457 the single copy in the library.
2458
2459 GNU C does not inline any functions when not optimizing.  It is not
2460 clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
2461 that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
2462 did the easy thing, and turned it off.
2463
2464 @node Extended Asm
2465 @section Assembler Instructions with C Expression Operands
2466 @cindex extended @code{asm}
2467 @cindex @code{asm} expressions
2468 @cindex assembler instructions
2469 @cindex registers
2470
2471 In an assembler instruction using @code{asm}, you can specify the
2472 operands of the instruction using C expressions.  This means you need not
2473 guess which registers or memory locations will contain the data you want
2474 to use.
2475
2476 You must specify an assembler instruction template much like what
2477 appears in a machine description, plus an operand constraint string for
2478 each operand.
2479
2480 For example, here is how to use the 68881's @code{fsinx} instruction:
2481
2482 @example
2483 asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
2484 @end example
2485
2486 @noindent
2487 Here @code{angle} is the C expression for the input operand while
2488 @code{result} is that of the output operand.  Each has @samp{"f"} as its
2489 operand constraint, saying that a floating point register is required.
2490 The @samp{=} in @samp{=f} indicates that the operand is an output; all
2491 output operands' constraints must use @samp{=}.  The constraints use the
2492 same language used in the machine description (@pxref{Constraints}).
2493
2494 Each operand is described by an operand-constraint string followed by
2495 the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
2496 template from the first output operand and another separates the last
2497 output operand from the first input, if any.  Commas separate the
2498 operands within each group.  The total number of operands is limited to
2499 ten or to the maximum number of operands in any instruction pattern in
2500 the machine description, whichever is greater.
2501
2502 If there are no output operands but there are input operands, you must
2503 place two consecutive colons surrounding the place where the output
2504 operands would go.
2505
2506 Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check this.
2507 The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot check
2508 whether the operands have data types that are reasonable for the
2509 instruction being executed.  It does not parse the assembler instruction
2510 template and does not know what it means or even whether it is valid
2511 assembler input.  The extended @code{asm} feature is most often used for
2512 machine instructions the compiler itself does not know exist.  If
2513 the output expression cannot be directly addressed (for example, it is a
2514 bit field), your constraint must allow a register.  In that case, GNU CC
2515 will use the register as the output of the @code{asm}, and then store
2516 that register into the output.
2517
2518 The ordinary output operands must be write-only; GNU CC will assume that
2519 the values in these operands before the instruction are dead and need
2520 not be generated.  Extended asm supports input-output or read-write
2521 operands.  Use the constraint character @samp{+} to indicate such an
2522 operand and list it with the output operands.
2523
2524 When the constraints for the read-write operand (or the operand in which
2525 only some of the bits are to be changed) allows a register, you may, as
2526 an alternative, logically split its function into two separate operands,
2527 one input operand and one write-only output operand.  The connection
2528 between them is expressed by constraints which say they need to be in
2529 the same location when the instruction executes.  You can use the same C
2530 expression for both operands, or different expressions.  For example,
2531 here we write the (fictitious) @samp{combine} instruction with
2532 @code{bar} as its read-only source operand and @code{foo} as its
2533 read-write destination:
2534
2535 @example
2536 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
2537 @end example
2538
2539 @noindent
2540 The constraint @samp{"0"} for operand 1 says that it must occupy the
2541 same location as operand 0.  A digit in constraint is allowed only in an
2542 input operand and it must refer to an output operand.
2543
2544 Only a digit in the constraint can guarantee that one operand will be in
2545 the same place as another.  The mere fact that @code{foo} is the value
2546 of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
2547 same place in the generated assembler code.  The following would not
2548 work reliably:
2549
2550 @example
2551 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
2552 @end example
2553
2554 Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to be in
2555 different registers; GNU CC knows no reason not to do so.  For example, the
2556 compiler might find a copy of the value of @code{foo} in one register and
2557 use it for operand 1, but generate the output operand 0 in a different
2558 register (copying it afterward to @code{foo}'s own address).  Of course,
2559 since the register for operand 1 is not even mentioned in the assembler
2560 code, the result will not work, but GNU CC can't tell that.
2561
2562 Some instructions clobber specific hard registers.  To describe this,
2563 write a third colon after the input operands, followed by the names of
2564 the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a realistic
2565 example for the VAX:
2566
2567 @example
2568 asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
2569               : /* no outputs */
2570               : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
2571               : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
2572 @end example
2573
2574 You may not write a clobber description in a way that overlaps with an
2575 input or output operand.  For example, you may not have an operand
2576 describing a register class with one member if you mention that register
2577 in the clobber list.  There is no way for you to specify that an input
2578 operand is modified without also specifying it as an output
2579 operand.  Note that if all the output operands you specify are for this
2580 purpose (and hence unused), you will then also need to specify
2581 @code{volatile} for the @code{asm} construct, as described below, to
2582 prevent GNU CC from deleting the @code{asm} statement as unused.
2583
2584 If you refer to a particular hardware register from the assembler code,
2585 you will probably have to list the register after the third colon to
2586 tell the compiler the register's value is modified.  In some assemblers,
2587 the register names begin with @samp{%}; to produce one @samp{%} in the
2588 assembler code, you must write @samp{%%} in the input.
2589
2590 If your assembler instruction can alter the condition code register, add
2591 @samp{cc} to the list of clobbered registers.  GNU CC on some machines
2592 represents the condition codes as a specific hardware register;
2593 @samp{cc} serves to name this register.  On other machines, the
2594 condition code is handled differently, and specifying @samp{cc} has no
2595 effect.  But it is valid no matter what the machine.
2596
2597 If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
2598 fashion, add @samp{memory} to the list of clobbered registers.  This
2599 will cause GNU CC to not keep memory values cached in registers across
2600 the assembler instruction.  You will also want to add the
2601 @code{volatile} keyword if the memory affected is not listed in the
2602 inputs or outputs of the @code{asm}, as the @samp{memory} clobber does
2603 not count as a side-effect of the @code{asm}.
2604
2605 You can put multiple assembler instructions together in a single
2606 @code{asm} template, separated either with newlines (written as
2607 @samp{\n}) or with semicolons if the assembler allows such semicolons.
2608 The GNU assembler allows semicolons and most Unix assemblers seem to do
2609 so.  The input operands are guaranteed not to use any of the clobbered
2610 registers, and neither will the output operands' addresses, so you can
2611 read and write the clobbered registers as many times as you like.  Here
2612 is an example of multiple instructions in a template; it assumes the
2613 subroutine @code{_foo} accepts arguments in registers 9 and 10:
2614
2615 @example
2616 asm ("movl %0,r9;movl %1,r10;call _foo"
2617      : /* no outputs */
2618      : "g" (from), "g" (to)
2619      : "r9", "r10");
2620 @end example
2621
2622 Unless an output operand has the @samp{&} constraint modifier, GNU CC
2623 may allocate it in the same register as an unrelated input operand, on
2624 the assumption the inputs are consumed before the outputs are produced.
2625 This assumption may be false if the assembler code actually consists of
2626 more than one instruction.  In such a case, use @samp{&} for each output
2627 operand that may not overlap an input.  @xref{Modifiers}.
2628
2629 If you want to test the condition code produced by an assembler
2630 instruction, you must include a branch and a label in the @code{asm}
2631 construct, as follows:
2632
2633 @example
2634 asm ("clr %0;frob %1;beq 0f;mov #1,%0;0:"
2635      : "g" (result)
2636      : "g" (input));
2637 @end example
2638
2639 @noindent
2640 This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
2641 and most Unix assemblers do.
2642
2643 Speaking of labels, jumps from one @code{asm} to another are not
2644 supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps, and
2645 therefore they cannot take account of them when deciding how to
2646 optimize.
2647
2648 @cindex macros containing @code{asm}
2649 Usually the most convenient way to use these @code{asm} instructions is to
2650 encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
2651
2652 @example
2653 #define sin(x)       \
2654 (@{ double __value, __arg = (x);   \
2655    asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
2656    __value; @})
2657 @end example
2658
2659 @noindent
2660 Here the variable @code{__arg} is used to make sure that the instruction
2661 operates on a proper @code{double} value, and to accept only those
2662 arguments @code{x} which can convert automatically to a @code{double}.
2663
2664 Another way to make sure the instruction operates on the correct data
2665 type is to use a cast in the @code{asm}.  This is different from using a
2666 variable @code{__arg} in that it converts more different types.  For
2667 example, if the desired type were @code{int}, casting the argument to
2668 @code{int} would accept a pointer with no complaint, while assigning the
2669 argument to an @code{int} variable named @code{__arg} would warn about
2670 using a pointer unless the caller explicitly casts it.
2671
2672 If an @code{asm} has output operands, GNU CC assumes for optimization
2673 purposes the instruction has no side effects except to change the output
2674 operands.  This does not mean instructions with a side effect cannot be
2675 used, but you must be careful, because the compiler may eliminate them
2676 if the output operands aren't used, or move them out of loops, or
2677 replace two with one if they constitute a common subexpression.  Also,
2678 if your instruction does have a side effect on a variable that otherwise
2679 appears not to change, the old value of the variable may be reused later
2680 if it happens to be found in a register.
2681
2682 You can prevent an @code{asm} instruction from being deleted, moved
2683 significantly, or combined, by writing the keyword @code{volatile} after
2684 the @code{asm}.  For example:
2685
2686 @example
2687 #define get_and_set_priority(new)  \
2688 (@{ int __old; \
2689    asm volatile ("get_and_set_priority %0, %1": "=g" (__old) : "g" (new)); \
2690    __old; @})
2691 @end example
2692
2693 @noindent
2694 If you write an @code{asm} instruction with no outputs, GNU CC will know
2695 the instruction has side-effects and will not delete the instruction or
2696 move it outside of loops.  If the side-effects of your instruction are
2697 not purely external, but will affect variables in your program in ways
2698 other than reading the inputs and clobbering the specified registers or
2699 memory, you should write the @code{volatile} keyword to prevent future
2700 versions of GNU CC from moving the instruction around within a core
2701 region.
2702
2703 An @code{asm} instruction without any operands or clobbers (and ``old
2704 style'' @code{asm}) will not be deleted or moved significantly,
2705 regardless, unless it is unreachable, the same wasy as if you had
2706 written a @code{volatile} keyword.
2707
2708 Note that even a volatile @code{asm} instruction can be moved in ways
2709 that appear insignificant to the compiler, such as across jump
2710 instructions.  You can't expect a sequence of volatile @code{asm}
2711 instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
2712 output, use a single @code{asm}.
2713
2714 It is a natural idea to look for a way to give access to the condition
2715 code left by the assembler instruction.  However, when we attempted to
2716 implement this, we found no way to make it work reliably.  The problem
2717 is that output operands might need reloading, which would result in
2718 additional following ``store'' instructions.  On most machines, these
2719 instructions would alter the condition code before there was time to
2720 test it.  This problem doesn't arise for ordinary ``test'' and
2721 ``compare'' instructions because they don't have any output operands.
2722
2723 For reasons similar to those described above, it is not possible to give
2724 an assembler instruction access to the condition code left by previous
2725 instructions.
2726
2727 If you are writing a header file that should be includable in ANSI C
2728 programs, write @code{__asm__} instead of @code{asm}.  @xref{Alternate
2729 Keywords}.
2730
2731 @subsection i386 floating point asm operands
2732
2733 There are several rules on the usage of stack-like regs in
2734 asm_operands insns.  These rules apply only to the operands that are
2735 stack-like regs:
2736
2737 @enumerate
2738 @item
2739 Given a set of input regs that die in an asm_operands, it is
2740 necessary to know which are implicitly popped by the asm, and
2741 which must be explicitly popped by gcc.
2742
2743 An input reg that is implicitly popped by the asm must be
2744 explicitly clobbered, unless it is constrained to match an
2745 output operand.
2746
2747 @item
2748 For any input reg that is implicitly popped by an asm, it is
2749 necessary to know how to adjust the stack to compensate for the pop.
2750 If any non-popped input is closer to the top of the reg-stack than
2751 the implicitly popped reg, it would not be possible to know what the
2752 stack looked like --- it's not clear how the rest of the stack ``slides
2753 up''.
2754
2755 All implicitly popped input regs must be closer to the top of
2756 the reg-stack than any input that is not implicitly popped.
2757
2758 It is possible that if an input dies in an insn, reload might
2759 use the input reg for an output reload.  Consider this example:
2760
2761 @example
2762 asm ("foo" : "=t" (a) : "f" (b));
2763 @end example
2764
2765 This asm says that input B is not popped by the asm, and that
2766 the asm pushes a result onto the reg-stack, ie, the stack is one
2767 deeper after the asm than it was before.  But, it is possible that
2768 reload will think that it can use the same reg for both the input and
2769 the output, if input B dies in this insn.
2770
2771 If any input operand uses the @code{f} constraint, all output reg
2772 constraints must use the @code{&} earlyclobber.
2773
2774 The asm above would be written as
2775
2776 @example
2777 asm ("foo" : "=&t" (a) : "f" (b));
2778 @end example
2779
2780 @item
2781 Some operands need to be in particular places on the stack.  All
2782 output operands fall in this category --- there is no other way to
2783 know which regs the outputs appear in unless the user indicates
2784 this in the constraints.
2785
2786 Output operands must specifically indicate which reg an output
2787 appears in after an asm.  @code{=f} is not allowed: the operand
2788 constraints must select a class with a single reg.
2789
2790 @item
2791 Output operands may not be ``inserted'' between existing stack regs.
2792 Since no 387 opcode uses a read/write operand, all output operands
2793 are dead before the asm_operands, and are pushed by the asm_operands.
2794 It makes no sense to push anywhere but the top of the reg-stack.
2795
2796 Output operands must start at the top of the reg-stack: output
2797 operands may not ``skip'' a reg.
2798
2799 @item
2800 Some asm statements may need extra stack space for internal
2801 calculations.  This can be guaranteed by clobbering stack registers
2802 unrelated to the inputs and outputs.
2803
2804 @end enumerate
2805
2806 Here are a couple of reasonable asms to want to write.  This asm
2807 takes one input, which is internally popped, and produces two outputs.
2808
2809 @example
2810 asm ("fsincos" : "=t" (cos), "=u" (sin) : "0" (inp));
2811 @end example
2812
2813 This asm takes two inputs, which are popped by the @code{fyl2xp1} opcode,
2814 and replaces them with one output.  The user must code the @code{st(1)}
2815 clobber for reg-stack.c to know that @code{fyl2xp1} pops both inputs.
2816
2817 @example
2818 asm ("fyl2xp1" : "=t" (result) : "0" (x), "u" (y) : "st(1)");
2819 @end example
2820
2821 @ifclear INTERNALS
2822 @c Show the details on constraints if they do not appear elsewhere in
2823 @c the manual
2824 @include md.texi
2825 @end ifclear
2826
2827 @node Asm Labels
2828 @section Controlling Names Used in Assembler Code
2829 @cindex assembler names for identifiers
2830 @cindex names used in assembler code
2831 @cindex identifiers, names in assembler code
2832
2833 You can specify the name to be used in the assembler code for a C
2834 function or variable by writing the @code{asm} (or @code{__asm__})
2835 keyword after the declarator as follows:
2836
2837 @example
2838 int foo asm ("myfoo") = 2;
2839 @end example
2840
2841 @noindent
2842 This specifies that the name to be used for the variable @code{foo} in
2843 the assembler code should be @samp{myfoo} rather than the usual
2844 @samp{_foo}.
2845
2846 On systems where an underscore is normally prepended to the name of a C
2847 function or variable, this feature allows you to define names for the
2848 linker that do not start with an underscore.
2849
2850 You cannot use @code{asm} in this way in a function @emph{definition}; but
2851 you can get the same effect by writing a declaration for the function
2852 before its definition and putting @code{asm} there, like this:
2853
2854 @example
2855 extern func () asm ("FUNC");
2856
2857 func (x, y)
2858      int x, y;
2859 @dots{}
2860 @end example
2861
2862 It is up to you to make sure that the assembler names you choose do not
2863 conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
2864 register name; that would produce completely invalid assembler code.  GNU
2865 CC does not as yet have the ability to store static variables in registers.
2866 Perhaps that will be added.
2867
2868 @node Explicit Reg Vars
2869 @section Variables in Specified Registers
2870 @cindex explicit register variables
2871 @cindex variables in specified registers
2872 @cindex specified registers
2873 @cindex registers, global allocation
2874
2875 GNU C allows you to put a few global variables into specified hardware
2876 registers.  You can also specify the register in which an ordinary
2877 register variable should be allocated.
2878
2879 @itemize @bullet
2880 @item
2881 Global register variables reserve registers throughout the program.
2882 This may be useful in programs such as programming language
2883 interpreters which have a couple of global variables that are accessed
2884 very often.
2885
2886 @item
2887 Local register variables in specific registers do not reserve the
2888 registers.  The compiler's data flow analysis is capable of determining
2889 where the specified registers contain live values, and where they are
2890 available for other uses.  Stores into local register variables may be deleted
2891 when they appear to be dead according to dataflow analysis.  References
2892 to local register variables may be deleted or moved or simplified.
2893
2894 These local variables are sometimes convenient for use with the extended
2895 @code{asm} feature (@pxref{Extended Asm}), if you want to write one
2896 output of the assembler instruction directly into a particular register.
2897 (This will work provided the register you specify fits the constraints
2898 specified for that operand in the @code{asm}.)
2899 @end itemize
2900
2901 @menu
2902 * Global Reg Vars::
2903 * Local Reg Vars::
2904 @end menu
2905
2906 @node Global Reg Vars
2907 @subsection Defining Global Register Variables
2908 @cindex global register variables
2909 @cindex registers, global variables in
2910
2911 You can define a global register variable in GNU C like this:
2912
2913 @example
2914 register int *foo asm ("a5");
2915 @end example
2916
2917 @noindent
2918 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Choose a
2919 register which is normally saved and restored by function calls on your
2920 machine, so that library routines will not clobber it.
2921
2922 Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
2923 conditionalize your program according to cpu type.  The register
2924 @code{a5} would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer
2925 type.  On machines with register windows, be sure to choose a ``global''
2926 register that is not affected magically by the function call mechanism.
2927
2928 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2929 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2930 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2931
2932 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
2933 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
2934 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
2935
2936 Defining a global register variable in a certain register reserves that
2937 register entirely for this use, at least within the current compilation.
2938 The register will not be allocated for any other purpose in the functions
2939 in the current compilation.  The register will not be saved and restored by
2940 these functions.  Stores into this register are never deleted even if they
2941 would appear to be dead, but references may be deleted or moved or
2942 simplified.
2943
2944 It is not safe to access the global register variables from signal
2945 handlers, or from more than one thread of control, because the system
2946 library routines may temporarily use the register for other things (unless
2947 you recompile them specially for the task at hand).
2948
2949 @cindex @code{qsort}, and global register variables
2950 It is not safe for one function that uses a global register variable to
2951 call another such function @code{foo} by way of a third function
2952 @code{lose} that was compiled without knowledge of this variable (i.e. in a
2953 different source file in which the variable wasn't declared).  This is
2954 because @code{lose} might save the register and put some other value there.
2955 For example, you can't expect a global register variable to be available in
2956 the comparison-function that you pass to @code{qsort}, since @code{qsort}
2957 might have put something else in that register.  (If you are prepared to
2958 recompile @code{qsort} with the same global register variable, you can
2959 solve this problem.)
2960
2961 If you want to recompile @code{qsort} or other source files which do not
2962 actually use your global register variable, so that they will not use that
2963 register for any other purpose, then it suffices to specify the compiler
2964 option @samp{-ffixed-@var{reg}}.  You need not actually add a global
2965 register declaration to their source code.
2966
2967 A function which can alter the value of a global register variable cannot
2968 safely be called from a function compiled without this variable, because it
2969 could clobber the value the caller expects to find there on return.
2970 Therefore, the function which is the entry point into the part of the
2971 program that uses the global register variable must explicitly save and
2972 restore the value which belongs to its caller.
2973
2974 @cindex register variable after @code{longjmp}
2975 @cindex global register after @code{longjmp}
2976 @cindex value after @code{longjmp}
2977 @findex longjmp
2978 @findex setjmp
2979 On most machines, @code{longjmp} will restore to each global register
2980 variable the value it had at the time of the @code{setjmp}.  On some
2981 machines, however, @code{longjmp} will not change the value of global
2982 register variables.  To be portable, the function that called @code{setjmp}
2983 should make other arrangements to save the values of the global register
2984 variables, and to restore them in a @code{longjmp}.  This way, the same
2985 thing will happen regardless of what @code{longjmp} does.
2986
2987 All global register variable declarations must precede all function
2988 definitions.  If such a declaration could appear after function
2989 definitions, the declaration would be too late to prevent the register from
2990 being used for other purposes in the preceding functions.
2991
2992 Global register variables may not have initial values, because an
2993 executable file has no means to supply initial contents for a register.
2994
2995 On the Sparc, there are reports that g3 @dots{} g7 are suitable
2996 registers, but certain library functions, such as @code{getwd}, as well
2997 as the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
2998 g2 are local temporaries.
2999
3000 On the 68000, a2 @dots{} a5 should be suitable, as should d2 @dots{} d7.
3001 Of course, it will not do to use more than a few of those.
3002
3003 @node Local Reg Vars
3004 @subsection Specifying Registers for Local Variables
3005 @cindex local variables, specifying registers
3006 @cindex specifying registers for local variables
3007 @cindex registers for local variables
3008
3009 You can define a local register variable with a specified register
3010 like this:
3011
3012 @example
3013 register int *foo asm ("a5");
3014 @end example
3015
3016 @noindent
3017 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Note
3018 that this is the same syntax used for defining global register
3019 variables, but for a local variable it would appear within a function.
3020
3021 Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
3022 problem, since specific registers are most often useful with explicit
3023 assembler instructions (@pxref{Extended Asm}).  Both of these things
3024 generally require that you conditionalize your program according to
3025 cpu type.
3026
3027 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
3028 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
3029 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
3030
3031 Defining such a register variable does not reserve the register; it
3032 remains available for other uses in places where flow control determines
3033 the variable's value is not live.  However, these registers are made
3034 unavailable for use in the reload pass; excessive use of this feature
3035 leaves the compiler too few available registers to compile certain
3036 functions.
3037
3038 This option does not guarantee that GNU CC will generate code that has
3039 this variable in the register you specify at all times.  You may not
3040 code an explicit reference to this register in an @code{asm} statement
3041 and assume it will always refer to this variable.
3042
3043 Stores into local register variables may be deleted when they appear to be dead
3044 according to dataflow analysis.  References to local register variables may
3045 be deleted or moved or simplified.
3046
3047 @node Alternate Keywords
3048 @section Alternate Keywords
3049 @cindex alternate keywords
3050 @cindex keywords, alternate
3051
3052 The option @samp{-traditional} disables certain keywords; @samp{-ansi}
3053 disables certain others.  This causes trouble when you want to use GNU C
3054 extensions, or ANSI C features, in a general-purpose header file that
3055 should be usable by all programs, including ANSI C programs and traditional
3056 ones.  The keywords @code{asm}, @code{typeof} and @code{inline} cannot be
3057 used since they won't work in a program compiled with @samp{-ansi}, while
3058 the keywords @code{const}, @code{volatile}, @code{signed}, @code{typeof}
3059 and @code{inline} won't work in a program compiled with
3060 @samp{-traditional}.@refill
3061
3062 The way to solve these problems is to put @samp{__} at the beginning and
3063 end of each problematical keyword.  For example, use @code{__asm__}
3064 instead of @code{asm}, @code{__const__} instead of @code{const}, and
3065 @code{__inline__} instead of @code{inline}.
3066
3067 Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you want to
3068 compile with another compiler, you can define the alternate keywords as
3069 macros to replace them with the customary keywords.  It looks like this:
3070
3071 @example
3072 #ifndef __GNUC__
3073 #define __asm__ asm
3074 #endif
3075 @end example
3076
3077 @findex __extension__
3078 @samp{-pedantic} and other options cause warnings for many GNU C extensions.
3079 You can
3080 prevent such warnings within one expression by writing
3081 @code{__extension__} before the expression.  @code{__extension__} has no
3082 effect aside from this.
3083
3084 @node Incomplete Enums
3085 @section Incomplete @code{enum} Types
3086
3087 You can define an @code{enum} tag without specifying its possible values.
3088 This results in an incomplete type, much like what you get if you write
3089 @code{struct foo} without describing the elements.  A later declaration
3090 which does specify the possible values completes the type.
3091
3092 You can't allocate variables or storage using the type while it is
3093 incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
3094
3095 This extension may not be very useful, but it makes the handling of
3096 @code{enum} more consistent with the way @code{struct} and @code{union}
3097 are handled.
3098
3099 This extension is not supported by GNU C++.
3100
3101 @node Function Names
3102 @section Function Names as Strings
3103
3104 GNU CC predefines two magic identifiers to hold the name of the current
3105 function. The identifier @code{__FUNCTION__} holds the name of the function
3106 as it appears in the source. The identifier @code{__PRETTY_FUNCTION__}
3107 holds the name of the function pretty printed in a language specific
3108 fashion.
3109
3110 These names are always the same in a C function, but in a C++ function
3111 they may be different.  For example, this program:
3112
3113 @smallexample
3114 extern "C" @{
3115 extern int printf (char *, ...);
3116 @}
3117
3118 class a @{
3119  public:
3120   sub (int i)
3121     @{
3122       printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
3123       printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
3124     @}
3125 @};
3126
3127 int
3128 main (void)
3129 @{
3130   a ax;
3131   ax.sub (0);
3132   return 0;
3133 @}
3134 @end smallexample
3135
3136 @noindent
3137 gives this output:
3138
3139 @smallexample
3140 __FUNCTION__ = sub
3141 __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
3142 @end smallexample
3143
3144 The compiler automagically replaces the identifiers with a string
3145 literal containing the appropriate name. Thus, they are neither
3146 preprocessor macros, like @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, nor
3147 variables. This means that they catenate with other string literals, and
3148 that they can be used to initialize char arrays. For example
3149
3150 @smallexample
3151 char here[] = "Function " __FUNCTION__ " in " __FILE__;
3152 @end smallexample
3153
3154 On the other hand, @samp{#ifdef __FUNCTION__} does not have any special
3155 meaning inside a function, since the preprocessor does not do anything
3156 special with the identifier @code{__FUNCTION__}.
3157
3158 GNU CC also supports the magic word @code{__func__}, defined by the
3159 ISO standard C-99:
3160
3161 @display
3162 The identifier @code{__func__} is implicitly declared by the translator
3163 as if, immediately following the opening brace of each function
3164 definition, the declaration
3165
3166 @smallexample
3167 static const char __func__[] = "function-name";
3168 @end smallexample
3169
3170 appeared, where function-name is the name of the lexically-enclosing
3171 function. This name is the unadorned name of the function.
3172 @end display
3173
3174 By this definition, @code{__func__} is a variable, not a string literal.
3175 In particular, @code{__func__} does not catenate with other string
3176 literals.
3177
3178 In @code{C++}, @code{__FUNCTION__} and @code{__PRETTY_FUNCTION__} are
3179 variables, declared in the same way as @code{__func__}.
3180
3181 @node Return Address
3182 @section Getting the Return or Frame Address of a Function
3183
3184 These functions may be used to get information about the callers of a
3185 function.
3186
3187 @table @code
3188 @findex __builtin_return_address
3189 @item __builtin_return_address (@var{level})
3190 This function returns the return address of the current function, or of
3191 one of its callers.  The @var{level} argument is number of frames to
3192 scan up the call stack.  A value of @code{0} yields the return address
3193 of the current function, a value of @code{1} yields the return address
3194 of the caller of the current function, and so forth.
3195
3196 The @var{level} argument must be a constant integer.
3197
3198 On some machines it may be impossible to determine the return address of
3199 any function other than the current one; in such cases, or when the top
3200 of the stack has been reached, this function will return @code{0}.
3201
3202 This function should only be used with a non-zero argument for debugging
3203 purposes.
3204
3205 @findex __builtin_frame_address
3206 @item __builtin_frame_address (@var{level})
3207 This function is similar to @code{__builtin_return_address}, but it
3208 returns the address of the function frame rather than the return address
3209 of the function.  Calling @code{__builtin_frame_address} with a value of
3210 @code{0} yields the frame address of the current function, a value of
3211 @code{1} yields the frame address of the caller of the current function,
3212 and so forth.
3213
3214 The frame is the area on the stack which holds local variables and saved
3215 registers.  The frame address is normally the address of the first word
3216 pushed on to the stack by the function.  However, the exact definition
3217 depends upon the processor and the calling convention.  If the processor
3218 has a dedicated frame pointer register, and the function has a frame,
3219 then @code{__builtin_frame_address} will return the value of the frame
3220 pointer register.
3221
3222 The caveats that apply to @code{__builtin_return_address} apply to this
3223 function as well.
3224 @end table
3225
3226 @node Other Builtins
3227 @section Other built-in functions provided by GNU CC
3228
3229 GNU CC provides a large number of built-in functions other than the ones
3230 mentioned above.  Some of these are for internal use in the processing
3231 of exceptions or variable-length argument lists and will not be
3232 documented here because they may change from time to time; we do not
3233 recommend general use of these functions.
3234
3235 The remaining functions are provided for optimization purposes.
3236
3237 GNU CC includes builtin versions of many of the functions in the
3238 standard C library.  These will always be treated as having the same
3239 meaning as the C library function even if you specify the
3240 @samp{-fno-builtin} (@pxref{C Dialect Options}) option.  These functions
3241 correspond to the C library functions @code{abort}, @code{abs},
3242 @code{alloca}, @code{cos}, @code{cosf}, @code{cosl}, @code{exit},
3243 @code{_exit}, @code{fabs}, @code{fabsf}, @code{fabsl}, @code{ffs},
3244 @code{labs}, @code{memcmp}, @code{memcpy}, @code{memset}, @code{sin},
3245 @code{sinf}, @code{sinl}, @code{sqrt}, @code{sqrtf}, @code{sqrtl},
3246 @code{strcmp}, @code{strcpy}, and @code{strlen}.
3247
3248 @table @code
3249 @findex __builtin_constant_p
3250 @item __builtin_constant_p (@var{exp})
3251 You can use the builtin function @code{__builtin_constant_p} to
3252 determine if a value is known to be constant at compile-time and hence
3253 that GNU CC can perform constant-folding on expressions involving that
3254 value.  The argument of the function is the value to test.  The function
3255 returns the integer 1 if the argument is known to be a compile-time
3256 constant and 0 if it is not known to be a compile-time constant.  A
3257 return of 0 does not indicate that the value is @emph{not} a constant,
3258 but merely that GNU CC cannot prove it is a constant with the specified
3259 value of the @samp{-O} option.
3260
3261 You would typically use this function in an embedded application where
3262 memory was a critical resource.  If you have some complex calculation,
3263 you may want it to be folded if it involves constants, but need to call
3264 a function if it does not.  For example:
3265
3266 @smallexample
3267 #define Scale_Value(X)  \
3268   (__builtin_constant_p (X) ? ((X) * SCALE + OFFSET) : Scale (X))
3269 @end smallexample
3270
3271 You may use this builtin function in either a macro or an inline
3272 function.  However, if you use it in an inlined function and pass an
3273 argument of the function as the argument to the builtin, GNU CC will
3274 never return 1 when you call the inline function with a string constant
3275 or constructor expression (@pxref{Constructors}) and will not return 1
3276 when you pass a constant numeric value to the inline function unless you
3277 specify the @samp{-O} option.
3278
3279 @findex __builtin_expect
3280 @item __builtin_expect(@var{exp}, @var{c})
3281 You may use @code{__builtin_expect} to provide the compiler with 
3282 branch prediction information.  In general, you should prefer to
3283 use actual profile feedback for this (@samp{-fprofile-arcs}), as
3284 programmers are notoriously bad at predicting how their programs
3285 actually perform.  However, there are applications in which this
3286 data is hard to collect.
3287
3288 The return value is the value of @var{exp}, which should be an
3289 integral expression.  The value of @var{c} must be a compile-time
3290 constant.  The semantics of the builtin are that it is expected
3291 that @var{exp} == @var{c}.  For example:
3292
3293 @smallexample
3294 if (__builtin_expect (x, 0))
3295   foo ();
3296 @end smallexample
3297
3298 @noindent
3299 would indicate that we do not expect to call @code{foo}, since
3300 we expect @code{x} to be zero.  Since you are limited to integral
3301 expressions for @var{exp}, you should use constructions such as
3302
3303 @smallexample
3304 if (__builtin_expect (ptr != NULL, 1))
3305   error ();
3306 @end smallexample
3307
3308 @noindent
3309 when testing pointer or floating-point values.
3310 @end table
3311
3312 @node Deprecated Features
3313 @section Deprecated Features
3314
3315 In the past, the GNU C++ compiler was extended to experiment with new
3316 features, at a time when the C++ language was still evolving. Now that
3317 the C++ standard is complete, some of those features are superseded by
3318 superior alternatives. Using the old features might cause a warning in
3319 some cases that the feature will be dropped in the future. In other
3320 cases, the feature might be gone already.
3321
3322 While the list below is not exhaustive, it documents some of the options
3323 that are now deprecated:
3324
3325 @table @code
3326 @item -fexternal-templates
3327 @itemx -falt-external-templates
3328 These are two of the many ways for g++ to implement template
3329 instantiation. @xref{Template Instantiation}. The C++ standard clearly
3330 defines how template definitions have to be organized across
3331 implementation units. g++ has an implicit instantiation mechanism that
3332 should work just fine for standard-conforming code.
3333
3334 @item -fstrict-prototype
3335 @itemx -fno-strict-prototype
3336 Previously it was possible to use an empty prototype parameter list to
3337 indicate an unspecified number of parameters (like C), rather than no
3338 parameters, as C++ demands. This feature has been removed, except where
3339 it is required for backwards compatibility @xref{Backwards Compatibility}.
3340 @end table
3341
3342 The named return value extension has been deprecated, and will be
3343 removed from g++ at some point.
3344
3345 @node Backwards Compatibility
3346 @section Backwards Compatibility
3347 @cindex Backwards Compatibility
3348 @cindex ARM
3349
3350 Now that there is a definitive ISO standard C++, g++ has a specification
3351 to adhere to. The C++ language evolved over time, and features that used
3352 to be acceptable in previous drafts of the standard, such as the ARM, are
3353 no longer accepted. In order to allow compilation of C++ written to such
3354 drafts, g++ contains some backwards compatibilities. @emph{All such
3355 backwards compatibility features are liable to disappear in future
3356 versions of g++.} They should be considered deprecated @xref{Deprecated
3357 Features}.
3358
3359 @table @code
3360 @item For scope
3361 If a variable is declared at for scope, it used to remain in scope until
3362 the end of the scope which contained the for statement (rather than just
3363 within the for scope). g++ retains this, but issues a warning, if such a
3364 variable is accessed outside the for scope.
3365
3366 @item implicit C language
3367 Old C system header files did not contain an @code{extern "C" @{...@}}
3368 scope to set the language. On such systems, all header files are
3369 implicitly scoped inside a C language scope. Also, an empty prototype
3370 @code{()} will be treated as an unspecified number of arguments, rather
3371 than no arguments, as C++ demands.
3372 @end table
3373
3374 @node C++ Extensions
3375 @chapter Extensions to the C++ Language
3376 @cindex extensions, C++ language
3377 @cindex C++ language extensions
3378
3379 The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and you
3380 can also use most of the C language extensions in your C++ programs).  If you
3381 want to write code that checks whether these features are available, you can
3382 test for the GNU compiler the same way as for C programs: check for a
3383 predefined macro @code{__GNUC__}.  You can also use @code{__GNUG__} to
3384 test specifically for GNU C++ (@pxref{Standard Predefined,,Standard
3385 Predefined Macros,cpp.info,The C Preprocessor}).
3386
3387 @menu
3388 * Min and Max::         C++ Minimum and maximum operators.
3389 * Volatiles::           What constitutes an access to a volatile object.
3390 * Restricted Pointers:: C99 restricted pointers and references.
3391 * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
3392                          declarations and definitions.
3393 * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
3394                          each needed template instantiation is emitted.
3395 * Bound member functions:: You can extract a function pointer to the
3396                         method denoted by a @samp{->*} or @samp{.*} expression.
3397 @end menu
3398
3399 @node Min and Max
3400 @section Minimum and Maximum Operators in C++
3401
3402 It is very convenient to have operators which return the ``minimum'' or the
3403 ``maximum'' of two arguments.  In GNU C++ (but not in GNU C),
3404
3405 @table @code
3406 @item @var{a} <? @var{b}
3407 @findex <?
3408 @cindex minimum operator
3409 is the @dfn{minimum}, returning the smaller of the numeric values
3410 @var{a} and @var{b};
3411
3412 @item @var{a} >? @var{b}
3413 @findex >?
3414 @cindex maximum operator
3415 is the @dfn{maximum}, returning the larger of the numeric values @var{a}
3416 and @var{b}.
3417 @end table
3418
3419 These operations are not primitive in ordinary C++, since you can
3420 use a macro to return the minimum of two things in C++, as in the
3421 following example.
3422
3423 @example
3424 #define MIN(X,Y) ((X) < (Y) ? : (X) : (Y))
3425 @end example
3426
3427 @noindent
3428 You might then use @w{@samp{int min = MIN (i, j);}} to set @var{min} to
3429 the minimum value of variables @var{i} and @var{j}.
3430
3431 However, side effects in @code{X} or @code{Y} may cause unintended
3432 behavior.  For example, @code{MIN (i++, j++)} will fail, incrementing
3433 the smaller counter twice.  A GNU C extension allows you to write safe
3434 macros that avoid this kind of problem (@pxref{Naming Types,,Naming an
3435 Expression's Type}).  However, writing @code{MIN} and @code{MAX} as
3436 macros also forces you to use function-call notation for a
3437 fundamental arithmetic operation.  Using GNU C++ extensions, you can
3438 write @w{@samp{int min = i <? j;}} instead.
3439
3440 Since @code{<?} and @code{>?} are built into the compiler, they properly
3441 handle expressions with side-effects;  @w{@samp{int min = i++ <? j++;}}
3442 works correctly.
3443
3444 @node Volatiles
3445 @section When is a Volatile Object Accessed?
3446 @cindex accessing volatiles
3447 @cindex volatile read
3448 @cindex volatile write
3449 @cindex volatile access
3450
3451 Both the C and C++ standard have the concept of volatile objects. These
3452 are normally accessed by pointers and used for accessing hardware. The
3453 standards encourage compilers to refrain from optimizations
3454 concerning accesses to volatile objects that it might perform on
3455 non-volatile objects. The C standard leaves it implementation defined
3456 as to what constitutes a volatile access. The C++ standard omits to
3457 specify this, except to say that C++ should behave in a similar manner
3458 to C with respect to volatiles, where possible. The minimum either
3459 standard specifies is that at a sequence point all previous accesses to
3460 volatile objects have stabilized and no subsequent accesses have
3461 occurred. Thus an implementation is free to reorder and combine
3462 volatile accesses which occur between sequence points, but cannot do so
3463 for accesses across a sequence point. The use of volatiles does not
3464 allow you to violate the restriction on updating objects multiple times
3465 within a sequence point.
3466
3467 In most expressions, it is intuitively obvious what is a read and what is
3468 a write. For instance
3469
3470 @example
3471 volatile int *dst = <somevalue>;
3472 volatile int *src = <someothervalue>;
3473 *dst = *src;
3474 @end example
3475
3476 @noindent
3477 will cause a read of the volatile object pointed to by @var{src} and stores the
3478 value into the volatile object pointed to by @var{dst}. There is no
3479 guarantee that these reads and writes are atomic, especially for objects
3480 larger than @code{int}.
3481
3482 Less obvious expressions are where something which looks like an access
3483 is used in a void context. An example would be,
3484
3485 @example
3486 volatile int *src = <somevalue>;
3487 *src;
3488 @end example
3489
3490 With C, such expressions are rvalues, and as rvalues cause a read of
3491 the object, gcc interprets this as a read of the volatile being pointed
3492 to. The C++ standard specifies that such expressions do not undergo
3493 lvalue to rvalue conversion, and that the type of the dereferenced
3494 object may be incomplete. The C++ standard does not specify explicitly
3495 that it is this lvalue to rvalue conversion which is responsible for
3496 causing an access. However, there is reason to believe that it is,
3497 because otherwise certain simple expressions become undefined. However,
3498 because it would surprise most programmers, g++ treats dereferencing a
3499 pointer to volatile object of complete type in a void context as a read
3500 of the object. When the object has incomplete type, g++ issues a
3501 warning.
3502
3503 @example
3504 struct S;
3505 struct T @{int m;@};
3506 volatile S *ptr1 = <somevalue>;
3507 volatile T *ptr2 = <somevalue>;
3508 *ptr1;
3509 *ptr2;
3510 @end example
3511
3512 In this example, a warning is issued for @code{*ptr1}, and @code{*ptr2}
3513 causes a read of the object pointed to. If you wish to force an error on
3514 the first case, you must force a conversion to rvalue with, for instance
3515 a static cast, @code{static_cast<S>(*ptr1)}.
3516
3517 When using a reference to volatile, g++ does not treat equivalent
3518 expressions as accesses to volatiles, but instead issues a warning that
3519 no volatile is accessed. The rationale for this is that otherwise it
3520 becomes difficult to determine where volatile access occur, and not
3521 possible to ignore the return value from functions returning volatile
3522 references. Again, if you wish to force a read, cast the reference to
3523 an rvalue.
3524
3525 @node Restricted Pointers
3526 @section Restricting Pointer Aliasing
3527 @cindex restricted pointers
3528 @cindex restricted references
3529 @cindex restricted this pointer
3530
3531 As with gcc, g++ understands the C99 feature of restricted pointers,
3532 specified with the @code{__restrict__}, or @code{__restrict} type
3533 qualifier. Because you cannot compile C++ by specifying the -std=c99
3534 language flag, @code{restrict} is not a keyword in C++.
3535
3536 In addition to allowing restricted pointers, you can specify restricted
3537 references, which indicate that the reference is not aliased in the local
3538 context.
3539
3540 @example
3541 void fn (int *__restrict__ rptr, int &__restrict__ rref)
3542 @{
3543   @dots{}
3544 @}
3545 @end example
3546
3547 @noindent
3548 In the body of @code{fn}, @var{rptr} points to an unaliased integer and
3549 @var{rref} refers to a (different) unaliased integer.
3550
3551 You may also specify whether a member function's @var{this} pointer is
3552 unaliased by using @code{__restrict__} as a member function qualifier.
3553
3554 @example
3555 void T::fn () __restrict__
3556 @{
3557   @dots{}
3558 @}
3559 @end example
3560
3561 @noindent
3562 Within the body of @code{T::fn}, @var{this} will have the effective
3563 definition @code{T *__restrict__ const this}. Notice that the
3564 interpretation of a @code{__restrict__} member function qualifier is
3565 different to that of @code{const} or @code{volatile} qualifier, in that it
3566 is applied to the pointer rather than the object. This is consistent with
3567 other compilers which implement restricted pointers.
3568
3569 As with all outermost parameter qualifiers, @code{__restrict__} is
3570 ignored in function definition matching. This means you only need to
3571 specify @code{__restrict__} in a function definition, rather than
3572 in a function prototype as well.
3573
3574 @node C++ Interface
3575 @section Declarations and Definitions in One Header
3576
3577 @cindex interface and implementation headers, C++
3578 @cindex C++ interface and implementation headers
3579 C++ object definitions can be quite complex.  In principle, your source
3580 code will need two kinds of things for each object that you use across
3581 more than one source file.  First, you need an @dfn{interface}
3582 specification, describing its structure with type declarations and
3583 function prototypes.  Second, you need the @dfn{implementation} itself.
3584 It can be tedious to maintain a separate interface description in a
3585 header file, in parallel to the actual implementation.  It is also
3586 dangerous, since separate interface and implementation definitions may
3587 not remain parallel.
3588
3589 @cindex pragmas, interface and implementation
3590 With GNU C++, you can use a single header file for both purposes.
3591
3592 @quotation
3593 @emph{Warning:} The mechanism to specify this is in transition.  For the
3594 nonce, you must use one of two @code{#pragma} commands; in a future
3595 release of GNU C++, an alternative mechanism will make these
3596 @code{#pragma} commands unnecessary.
3597 @end quotation
3598
3599 The header file contains the full definitions, but is marked with
3600 @samp{#pragma interface} in the source code.  This allows the compiler
3601 to use the header file only as an interface specification when ordinary
3602 source files incorporate it with @code{#include}.  In the single source
3603 file where the full implementation belongs, you can use either a naming
3604 convention or @samp{#pragma implementation} to indicate this alternate
3605 use of the header file.
3606
3607 @table @code
3608 @item #pragma interface
3609 @itemx #pragma interface "@var{subdir}/@var{objects}.h"
3610 @kindex #pragma interface
3611 Use this directive in @emph{header files} that define object classes, to save
3612 space in most of the object files that use those classes.  Normally,
3613 local copies of certain information (backup copies of inline member
3614 functions, debugging information, and the internal tables that implement
3615 virtual functions) must be kept in each object file that includes class
3616 definitions.  You can use this pragma to avoid such duplication.  When a
3617 header file containing @samp{#pragma interface} is included in a
3618 compilation, this auxiliary information will not be generated (unless
3619 the main input source file itself uses @samp{#pragma implementation}).
3620 Instead, the object files will contain references to be resolved at link
3621 time.
3622
3623 The second form of this directive is useful for the case where you have
3624 multiple headers with the same name in different directories.  If you
3625 use this form, you must specify the same string to @samp{#pragma
3626 implementation}.
3627
3628 @item #pragma implementation
3629 @itemx #pragma implementation "@var{objects}.h"
3630 @kindex #pragma implementation
3631 Use this pragma in a @emph{main input file}, when you want full output from
3632 included header files to be generated (and made globally visible).  The
3633 included header file, in turn, should use @samp{#pragma interface}.
3634 Backup copies of inline member functions, debugging information, and the
3635 internal tables used to implement virtual functions are all generated in
3636 implementation files.
3637
3638 @cindex implied @code{#pragma implementation}
3639 @cindex @code{#pragma implementation}, implied
3640 @cindex naming convention, implementation headers
3641 If you use @samp{#pragma implementation} with no argument, it applies to
3642 an include file with the same basename@footnote{A file's @dfn{basename}
3643 was the name stripped of all leading path information and of trailing
3644 suffixes, such as @samp{.h} or @samp{.C} or @samp{.cc}.} as your source
3645 file.  For example, in @file{allclass.cc}, giving just
3646 @samp{#pragma implementation}
3647 by itself is equivalent to @samp{#pragma implementation "allclass.h"}.
3648
3649 In versions of GNU C++ prior to 2.6.0 @file{allclass.h} was treated as
3650 an implementation file whenever you would include it from
3651 @file{allclass.cc} even if you never specified @samp{#pragma
3652 implementation}.  This was deemed to be more trouble than it was worth,
3653 however, and disabled.
3654
3655 If you use an explicit @samp{#pragma implementation}, it must appear in
3656 your source file @emph{before} you include the affected header files.
3657
3658 Use the string argument if you want a single implementation file to
3659 include code from multiple header files.  (You must also use
3660 @samp{#include} to include the header file; @samp{#pragma
3661 implementation} only specifies how to use the file---it doesn't actually
3662 include it.)
3663
3664 There is no way to split up the contents of a single header file into
3665 multiple implementation files.
3666 @end table
3667
3668 @cindex inlining and C++ pragmas
3669 @cindex C++ pragmas, effect on inlining
3670 @cindex pragmas in C++, effect on inlining
3671 @samp{#pragma implementation} and @samp{#pragma interface} also have an
3672 effect on function inlining.
3673
3674 If you define a class in a header file marked with @samp{#pragma
3675 interface}, the effect on a function defined in that class is similar to
3676 an explicit @code{extern} declaration---the compiler emits no code at
3677 all to define an independent version of the function.  Its definition
3678 is used only for inlining with its callers.
3679
3680 Conversely, when you include the same header file in a main source file
3681 that declares it as @samp{#pragma implementation}, the compiler emits
3682 code for the function itself; this defines a version of the function
3683 that can be found via pointers (or by callers compiled without
3684 inlining).  If all calls to the function can be inlined, you can avoid
3685 emitting the function by compiling with @samp{-fno-implement-inlines}.
3686 If any calls were not inlined, you will get linker errors.
3687
3688 @node Template Instantiation
3689 @section Where's the Template?
3690
3691 @cindex template instantiation
3692
3693 C++ templates are the first language feature to require more
3694 intelligence from the environment than one usually finds on a UNIX
3695 system.  Somehow the compiler and linker have to make sure that each
3696 template instance occurs exactly once in the executable if it is needed,
3697 and not at all otherwise.  There are two basic approaches to this
3698 problem, which I will refer to as the Borland model and the Cfront model.
3699
3700 @table @asis
3701 @item Borland model
3702 Borland C++ solved the template instantiation problem by adding the code
3703 equivalent of common blocks to their linker; the compiler emits template
3704 instances in each translation unit that uses them, and the linker
3705 collapses them together.  The advantage of this model is that the linker
3706 only has to consider the object files themselves; there is no external
3707 complexity to worry about.  This disadvantage is that compilation time
3708 is increased because the template code is being compiled repeatedly.
3709 Code written for this model tends to include definitions of all
3710 templates in the header file, since they must be seen to be
3711 instantiated.
3712
3713 @item Cfront model
3714 The AT&T C++ translator, Cfront, solved the template instantiation
3715 problem by creating the notion of a template repository, an
3716 automatically maintained place where template instances are stored.  A
3717 more modern version of the repository works as follows: As individual
3718 object files are built, the compiler places any template definitions and
3719 instantiations encountered in the repository.  At link time, the link
3720 wrapper adds in the objects in the repository and compiles any needed
3721 instances that were not previously emitted.  The advantages of this
3722 model are more optimal compilation speed and the ability to use the
3723 system linker; to implement the Borland model a compiler vendor also
3724 needs to replace the linker.  The disadvantages are vastly increased
3725 complexity, and thus potential for error; for some code this can be
3726 just as transparent, but in practice it can been very difficult to build
3727 multiple programs in one directory and one program in multiple
3728 directories.  Code written for this model tends to separate definitions
3729 of non-inline member templates into a separate file, which should be
3730 compiled separately.
3731 @end table
3732
3733 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
3734 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, g++ supports the
3735 Borland model.  On other systems, g++ implements neither automatic
3736 model.
3737
3738 A future version of g++ will support a hybrid model whereby the compiler
3739 will emit any instantiations for which the template definition is
3740 included in the compile, and store template definitions and
3741 instantiation context information into the object file for the rest.
3742 The link wrapper will extract that information as necessary and invoke
3743 the compiler to produce the remaining instantiations.  The linker will
3744 then combine duplicate instantiations.
3745
3746 In the mean time, you have the following options for dealing with
3747 template instantiations:
3748
3749 @enumerate
3750 @item
3751 Compile your template-using code with @samp{-frepo}.  The compiler will
3752 generate files with the extension @samp{.rpo} listing all of the
3753 template instantiations used in the corresponding object files which
3754 could be instantiated there; the link wrapper, @samp{collect2}, will
3755 then update the @samp{.rpo} files to tell the compiler where to place
3756 those instantiations and rebuild any affected object files.  The
3757 link-time overhead is negligible after the first pass, as the compiler
3758 will continue to place the instantiations in the same files.
3759
3760 This is your best option for application code written for the Borland
3761 model, as it will just work.  Code written for the Cfront model will
3762 need to be modified so that the template definitions are available at
3763 one or more points of instantiation; usually this is as simple as adding
3764 @code{#include <tmethods.cc>} to the end of each template header.
3765
3766 For library code, if you want the library to provide all of the template
3767 instantiations it needs, just try to link all of its object files
3768 together; the link will fail, but cause the instantiations to be
3769 generated as a side effect.  Be warned, however, that this may cause
3770 conflicts if multiple libraries try to provide the same instantiations.
3771 For greater control, use explicit instantiation as described in the next
3772 option.
3773
3774 @item
3775 Compile your code with @samp{-fno-implicit-templates} to disable the
3776 implicit generation of template instances, and explicitly instantiate
3777 all the ones you use.  This approach requires more knowledge of exactly
3778 which instances you need than do the others, but it's less
3779 mysterious and allows greater control.  You can scatter the explicit
3780 instantiations throughout your program, perhaps putting them in the
3781 translation units where the instances are used or the translation units
3782 that define the templates themselves; you can put all of the explicit
3783 instantiations you need into one big file; or you can create small files
3784 like
3785
3786 @example
3787 #include "Foo.h"
3788 #include "Foo.cc"
3789
3790 template class Foo<int>;
3791 template ostream& operator <<
3792                 (ostream&, const Foo<int>&);
3793 @end example
3794
3795 for each of the instances you need, and create a template instantiation
3796 library from those.
3797
3798 If you are using Cfront-model code, you can probably get away with not
3799 using @samp{-fno-implicit-templates} when compiling files that don't
3800 @samp{#include} the member template definitions.
3801
3802 If you use one big file to do the instantiations, you may want to
3803 compile it without @samp{-fno-implicit-templates} so you get all of the
3804 instances required by your explicit instantiations (but not by any
3805 other files) without having to specify them as well.
3806
3807 g++ has extended the template instantiation syntax outlined in the
3808 Working Paper to allow forward declaration of explicit instantiations
3809 (with @code{extern}), instantiation of the compiler support data for a
3810 template class (i.e. the vtable) without instantiating any of its
3811 members (with @code{inline}), and instantiation of only the static data
3812 members of a template class, without the support data or member
3813 functions (with (@code{static}):
3814
3815 @example
3816 extern template int max (int, int);
3817 inline template class Foo<int>;
3818 static template class Foo<int>;
3819 @end example
3820
3821 @item
3822 Do nothing.  Pretend g++ does implement automatic instantiation
3823 management.  Code written for the Borland model will work fine, but
3824 each translation unit will contain instances of each of the templates it
3825 uses.  In a large program, this can lead to an unacceptable amount of code
3826 duplication.
3827
3828 @item
3829 Add @samp{#pragma interface} to all files containing template
3830 definitions.  For each of these files, add @samp{#pragma implementation
3831 "@var{filename}"} to the top of some @samp{.C} file which
3832 @samp{#include}s it.  Then compile everything with
3833 @samp{-fexternal-templates}.  The templates will then only be expanded
3834 in the translation unit which implements them (i.e. has a @samp{#pragma
3835 implementation} line for the file where they live); all other files will
3836 use external references.  If you're lucky, everything should work
3837 properly.  If you get undefined symbol errors, you need to make sure
3838 that each template instance which is used in the program is used in the
3839 file which implements that template.  If you don't have any use for a
3840 particular instance in that file, you can just instantiate it
3841 explicitly, using the syntax from the latest C++ working paper:
3842
3843 @example
3844 template class A<int>;
3845 template ostream& operator << (ostream&, const A<int>&);
3846 @end example
3847
3848 This strategy will work with code written for either model.  If you are
3849 using code written for the Cfront model, the file containing a class
3850 template and the file containing its member templates should be
3851 implemented in the same translation unit.
3852
3853 A slight variation on this approach is to instead use the flag
3854 @samp{-falt-external-templates}; this flag causes template
3855 instances to be emitted in the translation unit that implements the
3856 header where they are first instantiated, rather than the one which
3857 implements the file where the templates are defined.  This header must
3858 be the same in all translation units, or things are likely to break.
3859
3860 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
3861 more discussion of these pragmas.
3862 @end enumerate
3863
3864 @node Bound member functions
3865 @section Extracting the function pointer from a bound pointer to member function
3866
3867 @cindex pmf
3868 @cindex pointer to member function
3869 @cindex bound pointer to member function
3870
3871 In C++, pointer to member functions (PMFs) are implemented using a wide
3872 pointer of sorts to handle all the possible call mechanisms; the PMF
3873 needs to store information about how to adjust the @samp{this} pointer,
3874 and if the function pointed to is virtual, where to find the vtable, and
3875 where in the vtable to look for the member function.  If you are using
3876 PMFs in an inner loop, you should really reconsider that decision.  If
3877 that is not an option, you can extract the pointer to the function that
3878 would be called for a given object/PMF pair and call it directly inside
3879 the inner loop, to save a bit of time.
3880
3881 Note that you will still be paying the penalty for the call through a
3882 function pointer; on most modern architectures, such a call defeats the
3883 branch prediction features of the CPU.  This is also true of normal
3884 virtual function calls.
3885
3886 The syntax for this extension is
3887
3888 @example
3889 extern A a;
3890 extern int (A::*fp)();
3891 typedef int (*fptr)(A *);
3892
3893 fptr p = (fptr)(a.*fp);
3894 @end example
3895
3896 For PMF constants (i.e. expressions of the form @samp{&Klasse::Member}),
3897 no object is needed to obtain the address of the function. They can be
3898 converted to function pointers directly:
3899
3900 @example
3901 fptr p1 = (fptr)(&A::foo);
3902 @end example
3903
3904 You must specify @samp{-Wno-pmf-conversions} to use this extension.
3905