OSDN Git Service

36c451b84851c6d8ea3731116eeb74e19e6c789a
[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 @end menu
70 @end ifset
71 @ifclear INTERNALS
72 @menu
73 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
74 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
75 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
76 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
77 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
78 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
79 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
80 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
81 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
82 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
83 * Complex::             Data types for complex numbers.
84 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
85 * Zero Length::         Zero-length arrays.
86 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
87 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
88 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
89 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
90 * Initializers::        Non-constant initializers.
91 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
92                          or arrays as values.
93 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
94 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
95 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
96 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
97                          or that they can never return.
98 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
99 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
100 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
101 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
102 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
103 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
104 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
105 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
106 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
107                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
108 * Constraints::         Constraints for asm operands
109 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
110 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
111 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
112 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
113 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
114                          function.
115 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
116 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
117 * Other Builtins::      Other built-in functions.
118 @end menu
119 @end ifclear
120
121 @node Statement Exprs
122 @section Statements and Declarations in Expressions
123 @cindex statements inside expressions
124 @cindex declarations inside expressions
125 @cindex expressions containing statements
126 @cindex macros, statements in expressions
127
128 @c the above section title wrapped and causes an underfull hbox.. i
129 @c changed it from "within" to "in". --mew 4feb93
130
131 A compound statement enclosed in parentheses may appear as an expression
132 in GNU C.  This allows you to use loops, switches, and local variables
133 within an expression.
134
135 Recall that a compound statement is a sequence of statements surrounded
136 by braces; in this construct, parentheses go around the braces.  For
137 example:
138
139 @example
140 (@{ int y = foo (); int z;
141    if (y > 0) z = y;
142    else z = - y;
143    z; @})
144 @end example
145
146 @noindent
147 is a valid (though slightly more complex than necessary) expression
148 for the absolute value of @code{foo ()}.
149
150 The last thing in the compound statement should be an expression
151 followed by a semicolon; the value of this subexpression serves as the
152 value of the entire construct.  (If you use some other kind of statement
153 last within the braces, the construct has type @code{void}, and thus
154 effectively no value.)
155
156 This feature is especially useful in making macro definitions ``safe'' (so
157 that they evaluate each operand exactly once).  For example, the
158 ``maximum'' function is commonly defined as a macro in standard C as
159 follows:
160
161 @example
162 #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
163 @end example
164
165 @noindent
166 @cindex side effects, macro argument
167 But this definition computes either @var{a} or @var{b} twice, with bad
168 results if the operand has side effects.  In GNU C, if you know the
169 type of the operands (here let's assume @code{int}), you can define
170 the macro safely as follows:
171
172 @example
173 #define maxint(a,b) \
174   (@{int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; @})
175 @end example
176
177 Embedded statements are not allowed in constant expressions, such as
178 the value of an enumeration constant, the width of a bit field, or
179 the initial value of a static variable.
180
181 If you don't know the type of the operand, you can still do this, but you
182 must use @code{typeof} (@pxref{Typeof}) or type naming (@pxref{Naming
183 Types}).
184
185 @node Local Labels
186 @section Locally Declared Labels
187 @cindex local labels
188 @cindex macros, local labels
189
190 Each statement expression is a scope in which @dfn{local labels} can be
191 declared.  A local label is simply an identifier; you can jump to it
192 with an ordinary @code{goto} statement, but only from within the
193 statement expression it belongs to.
194
195 A local label declaration looks like this:
196
197 @example
198 __label__ @var{label};
199 @end example
200
201 @noindent
202 or
203
204 @example
205 __label__ @var{label1}, @var{label2}, @dots{};
206 @end example
207
208 Local label declarations must come at the beginning of the statement
209 expression, right after the @samp{(@{}, before any ordinary
210 declarations.
211
212 The label declaration defines the label @emph{name}, but does not define
213 the label itself.  You must do this in the usual way, with
214 @code{@var{label}:}, within the statements of the statement expression.
215
216 The local label feature is useful because statement expressions are
217 often used in macros.  If the macro contains nested loops, a @code{goto}
218 can be useful for breaking out of them.  However, an ordinary label
219 whose scope is the whole function cannot be used: if the macro can be
220 expanded several times in one function, the label will be multiply
221 defined in that function.  A local label avoids this problem.  For
222 example:
223
224 @example
225 #define SEARCH(array, target)                     \
226 (@{                                               \
227   __label__ found;                                \
228   typeof (target) _SEARCH_target = (target);      \
229   typeof (*(array)) *_SEARCH_array = (array);     \
230   int i, j;                                       \
231   int value;                                      \
232   for (i = 0; i < max; i++)                       \
233     for (j = 0; j < max; j++)                     \
234       if (_SEARCH_array[i][j] == _SEARCH_target)  \
235         @{ value = i; goto found; @}              \
236   value = -1;                                     \
237  found:                                           \
238   value;                                          \
239 @})
240 @end example
241
242 @node Labels as Values
243 @section Labels as Values
244 @cindex labels as values
245 @cindex computed gotos
246 @cindex goto with computed label
247 @cindex address of a label
248
249 You can get the address of a label defined in the current function
250 (or a containing function) with the unary operator @samp{&&}.  The
251 value has type @code{void *}.  This value is a constant and can be used
252 wherever a constant of that type is valid.  For example:
253
254 @example
255 void *ptr;
256 @dots{}
257 ptr = &&foo;
258 @end example
259
260 To use these values, you need to be able to jump to one.  This is done
261 with the computed goto statement@footnote{The analogous feature in
262 Fortran is called an assigned goto, but that name seems inappropriate in
263 C, where one can do more than simply store label addresses in label
264 variables.}, @code{goto *@var{exp};}.  For example,
265
266 @example
267 goto *ptr;
268 @end example
269
270 @noindent
271 Any expression of type @code{void *} is allowed.
272
273 One way of using these constants is in initializing a static array that
274 will serve as a jump table:
275
276 @example
277 static void *array[] = @{ &&foo, &&bar, &&hack @};
278 @end example
279
280 Then you can select a label with indexing, like this:
281
282 @example
283 goto *array[i];
284 @end example
285
286 @noindent
287 Note that this does not check whether the subscript is in bounds---array
288 indexing in C never does that.
289
290 Such an array of label values serves a purpose much like that of the
291 @code{switch} statement.  The @code{switch} statement is cleaner, so
292 use that rather than an array unless the problem does not fit a
293 @code{switch} statement very well.
294
295 Another use of label values is in an interpreter for threaded code.
296 The labels within the interpreter function can be stored in the
297 threaded code for super-fast dispatching.
298
299 You may not use this mechanism to jump to code in a different function. 
300 If you do that, totally unpredictable things will happen.  The best way to
301 avoid this is to store the label address only in automatic variables and
302 never pass it as an argument.
303
304 An alternate way to write the above example is
305
306 @example
307 static const int array[] = @{ &&foo - &&foo, &&bar - &&foo, &&hack - &&foo @};
308 goto *(&&foo + array[i]);
309 @end example
310
311 @noindent
312 This is more friendly to code living in shared libraries, as it reduces
313 the number of dynamic relocations that are needed, and by consequence,
314 allows the data to be read-only.
315
316 @node Nested Functions
317 @section Nested Functions
318 @cindex nested functions
319 @cindex downward funargs
320 @cindex thunks
321
322 A @dfn{nested function} is a function defined inside another function.
323 (Nested functions are not supported for GNU C++.)  The nested function's
324 name is local to the block where it is defined.  For example, here we
325 define a nested function named @code{square}, and call it twice:
326
327 @example
328 @group
329 foo (double a, double b)
330 @{
331   double square (double z) @{ return z * z; @}
332
333   return square (a) + square (b);
334 @}
335 @end group
336 @end example
337
338 The nested function can access all the variables of the containing
339 function that are visible at the point of its definition.  This is
340 called @dfn{lexical scoping}.  For example, here we show a nested
341 function which uses an inherited variable named @code{offset}:
342
343 @example
344 bar (int *array, int offset, int size)
345 @{
346   int access (int *array, int index)
347     @{ return array[index + offset]; @}
348   int i;
349   @dots{}
350   for (i = 0; i < size; i++)
351     @dots{} access (array, i) @dots{}
352 @}
353 @end example
354
355 Nested function definitions are permitted within functions in the places
356 where variable definitions are allowed; that is, in any block, before
357 the first statement in the block.
358
359 It is possible to call the nested function from outside the scope of its
360 name by storing its address or passing the address to another function:
361
362 @example
363 hack (int *array, int size)
364 @{
365   void store (int index, int value)
366     @{ array[index] = value; @}
367
368   intermediate (store, size);
369 @}
370 @end example
371
372 Here, the function @code{intermediate} receives the address of
373 @code{store} as an argument.  If @code{intermediate} calls @code{store},
374 the arguments given to @code{store} are used to store into @code{array}.
375 But this technique works only so long as the containing function
376 (@code{hack}, in this example) does not exit.
377
378 If you try to call the nested function through its address after the
379 containing function has exited, all hell will break loose.  If you try
380 to call it after a containing scope level has exited, and if it refers
381 to some of the variables that are no longer in scope, you may be lucky,
382 but it's not wise to take the risk.  If, however, the nested function
383 does not refer to anything that has gone out of scope, you should be
384 safe.
385
386 GNU CC implements taking the address of a nested function using a
387 technique called @dfn{trampolines}.   A paper describing them is
388 available as @samp{http://master.debian.org/~karlheg/Usenix88-lexic.pdf}.
389
390 A nested function can jump to a label inherited from a containing
391 function, provided the label was explicitly declared in the containing
392 function (@pxref{Local Labels}).  Such a jump returns instantly to the
393 containing function, exiting the nested function which did the
394 @code{goto} and any intermediate functions as well.  Here is an example:
395
396 @example
397 @group
398 bar (int *array, int offset, int size)
399 @{
400   __label__ failure;
401   int access (int *array, int index)
402     @{
403       if (index > size)
404         goto failure;
405       return array[index + offset];
406     @}
407   int i;
408   @dots{}
409   for (i = 0; i < size; i++)
410     @dots{} access (array, i) @dots{}
411   @dots{}
412   return 0;
413
414  /* @r{Control comes here from @code{access}
415     if it detects an error.}  */
416  failure:
417   return -1;
418 @}
419 @end group
420 @end example
421
422 A nested function always has internal linkage.  Declaring one with
423 @code{extern} is erroneous.  If you need to declare the nested function
424 before its definition, use @code{auto} (which is otherwise meaningless
425 for function declarations).
426
427 @example
428 bar (int *array, int offset, int size)
429 @{
430   __label__ failure;
431   auto int access (int *, int);
432   @dots{}
433   int access (int *array, int index)
434     @{
435       if (index > size)
436         goto failure;
437       return array[index + offset];
438     @}
439   @dots{}
440 @}
441 @end example
442
443 @node Constructing Calls
444 @section Constructing Function Calls
445 @cindex constructing calls
446 @cindex forwarding calls
447
448 Using the built-in functions described below, you can record
449 the arguments a function received, and call another function
450 with the same arguments, without knowing the number or types
451 of the arguments.
452
453 You can also record the return value of that function call,
454 and later return that value, without knowing what data type
455 the function tried to return (as long as your caller expects
456 that data type).
457
458 @table @code
459 @findex __builtin_apply_args
460 @item __builtin_apply_args ()
461 This built-in function returns a pointer of type @code{void *} to data
462 describing how to perform a call with the same arguments as were passed
463 to the current function.
464
465 The function saves the arg pointer register, structure value address,
466 and all registers that might be used to pass arguments to a function
467 into a block of memory allocated on the stack.  Then it returns the
468 address of that block.
469
470 @findex __builtin_apply
471 @item __builtin_apply (@var{function}, @var{arguments}, @var{size})
472 This built-in function invokes @var{function} (type @code{void (*)()})
473 with a copy of the parameters described by @var{arguments} (type
474 @code{void *}) and @var{size} (type @code{int}).
475
476 The value of @var{arguments} should be the value returned by
477 @code{__builtin_apply_args}.  The argument @var{size} specifies the size
478 of the stack argument data, in bytes.
479
480 This function returns a pointer of type @code{void *} to data describing
481 how to return whatever value was returned by @var{function}.  The data
482 is saved in a block of memory allocated on the stack.
483
484 It is not always simple to compute the proper value for @var{size}.  The
485 value is used by @code{__builtin_apply} to compute the amount of data
486 that should be pushed on the stack and copied from the incoming argument
487 area.
488
489 @findex __builtin_return
490 @item __builtin_return (@var{result})
491 This built-in function returns the value described by @var{result} from
492 the containing function.  You should specify, for @var{result}, a value
493 returned by @code{__builtin_apply}.
494 @end table
495
496 @node Naming Types
497 @section Naming an Expression's Type
498 @cindex naming types
499
500 You can give a name to the type of an expression using a @code{typedef}
501 declaration with an initializer.  Here is how to define @var{name} as a
502 type name for the type of @var{exp}:
503
504 @example
505 typedef @var{name} = @var{exp};
506 @end example
507
508 This is useful in conjunction with the statements-within-expressions
509 feature.  Here is how the two together can be used to define a safe
510 ``maximum'' macro that operates on any arithmetic type:
511
512 @example
513 #define max(a,b) \
514   (@{typedef _ta = (a), _tb = (b);  \
515     _ta _a = (a); _tb _b = (b);     \
516     _a > _b ? _a : _b; @})
517 @end example
518
519 @cindex underscores in variables in macros
520 @cindex @samp{_} in variables in macros
521 @cindex local variables in macros
522 @cindex variables, local, in macros
523 @cindex macros, local variables in
524
525 The reason for using names that start with underscores for the local
526 variables is to avoid conflicts with variable names that occur within the
527 expressions that are substituted for @code{a} and @code{b}.  Eventually we
528 hope to design a new form of declaration syntax that allows you to declare
529 variables whose scopes start only after their initializers; this will be a
530 more reliable way to prevent such conflicts.
531
532 @node Typeof
533 @section Referring to a Type with @code{typeof}
534 @findex typeof
535 @findex sizeof
536 @cindex macros, types of arguments
537
538 Another way to refer to the type of an expression is with @code{typeof}.
539 The syntax of using of this keyword looks like @code{sizeof}, but the
540 construct acts semantically like a type name defined with @code{typedef}.
541
542 There are two ways of writing the argument to @code{typeof}: with an
543 expression or with a type.  Here is an example with an expression:
544
545 @example
546 typeof (x[0](1))
547 @end example
548
549 @noindent
550 This assumes that @code{x} is an array of functions; the type described
551 is that of the values of the functions.
552
553 Here is an example with a typename as the argument:
554
555 @example
556 typeof (int *)
557 @end example
558
559 @noindent
560 Here the type described is that of pointers to @code{int}.
561
562 If you are writing a header file that must work when included in ANSI C
563 programs, write @code{__typeof__} instead of @code{typeof}.
564 @xref{Alternate Keywords}.
565
566 A @code{typeof}-construct can be used anywhere a typedef name could be
567 used.  For example, you can use it in a declaration, in a cast, or inside
568 of @code{sizeof} or @code{typeof}.
569
570 @itemize @bullet
571 @item
572 This declares @code{y} with the type of what @code{x} points to.
573
574 @example
575 typeof (*x) y;
576 @end example
577
578 @item
579 This declares @code{y} as an array of such values.
580
581 @example
582 typeof (*x) y[4];
583 @end example
584
585 @item
586 This declares @code{y} as an array of pointers to characters:
587
588 @example
589 typeof (typeof (char *)[4]) y;
590 @end example
591
592 @noindent
593 It is equivalent to the following traditional C declaration:
594
595 @example
596 char *y[4];
597 @end example
598
599 To see the meaning of the declaration using @code{typeof}, and why it
600 might be a useful way to write, let's rewrite it with these macros:
601
602 @example
603 #define pointer(T)  typeof(T *)
604 #define array(T, N) typeof(T [N])
605 @end example
606
607 @noindent
608 Now the declaration can be rewritten this way:
609
610 @example
611 array (pointer (char), 4) y;
612 @end example
613
614 @noindent
615 Thus, @code{array (pointer (char), 4)} is the type of arrays of 4
616 pointers to @code{char}.
617 @end itemize
618
619 @node Lvalues
620 @section Generalized Lvalues
621 @cindex compound expressions as lvalues
622 @cindex expressions, compound, as lvalues
623 @cindex conditional expressions as lvalues
624 @cindex expressions, conditional, as lvalues
625 @cindex casts as lvalues
626 @cindex generalized lvalues
627 @cindex lvalues, generalized
628 @cindex extensions, @code{?:}
629 @cindex @code{?:} extensions
630 Compound expressions, conditional expressions and casts are allowed as
631 lvalues provided their operands are lvalues.  This means that you can take
632 their addresses or store values into them.
633
634 Standard C++ allows compound expressions and conditional expressions as
635 lvalues, and permits casts to reference type, so use of this extension
636 is deprecated for C++ code.
637
638 For example, a compound expression can be assigned, provided the last
639 expression in the sequence is an lvalue.  These two expressions are
640 equivalent:
641
642 @example
643 (a, b) += 5
644 a, (b += 5)
645 @end example
646
647 Similarly, the address of the compound expression can be taken.  These two
648 expressions are equivalent:
649
650 @example
651 &(a, b)
652 a, &b
653 @end example
654
655 A conditional expression is a valid lvalue if its type is not void and the
656 true and false branches are both valid lvalues.  For example, these two
657 expressions are equivalent:
658
659 @example
660 (a ? b : c) = 5
661 (a ? b = 5 : (c = 5))
662 @end example
663
664 A cast is a valid lvalue if its operand is an lvalue.  A simple
665 assignment whose left-hand side is a cast works by converting the
666 right-hand side first to the specified type, then to the type of the
667 inner left-hand side expression.  After this is stored, the value is
668 converted back to the specified type to become the value of the
669 assignment.  Thus, if @code{a} has type @code{char *}, the following two
670 expressions are equivalent:
671
672 @example
673 (int)a = 5
674 (int)(a = (char *)(int)5)
675 @end example
676
677 An assignment-with-arithmetic operation such as @samp{+=} applied to a cast
678 performs the arithmetic using the type resulting from the cast, and then
679 continues as in the previous case.  Therefore, these two expressions are
680 equivalent:
681
682 @example
683 (int)a += 5
684 (int)(a = (char *)(int) ((int)a + 5))
685 @end example
686
687 You cannot take the address of an lvalue cast, because the use of its
688 address would not work out coherently.  Suppose that @code{&(int)f} were
689 permitted, where @code{f} has type @code{float}.  Then the following
690 statement would try to store an integer bit-pattern where a floating
691 point number belongs:
692
693 @example
694 *&(int)f = 1;
695 @end example
696
697 This is quite different from what @code{(int)f = 1} would do---that
698 would convert 1 to floating point and store it.  Rather than cause this
699 inconsistency, we think it is better to prohibit use of @samp{&} on a cast.
700
701 If you really do want an @code{int *} pointer with the address of
702 @code{f}, you can simply write @code{(int *)&f}.
703
704 @node Conditionals
705 @section Conditionals with Omitted Operands
706 @cindex conditional expressions, extensions
707 @cindex omitted middle-operands
708 @cindex middle-operands, omitted
709 @cindex extensions, @code{?:}
710 @cindex @code{?:} extensions
711
712 The middle operand in a conditional expression may be omitted.  Then
713 if the first operand is nonzero, its value is the value of the conditional
714 expression.
715
716 Therefore, the expression
717
718 @example
719 x ? : y
720 @end example
721
722 @noindent
723 has the value of @code{x} if that is nonzero; otherwise, the value of
724 @code{y}.
725
726 This example is perfectly equivalent to
727
728 @example
729 x ? x : y
730 @end example
731
732 @cindex side effect in ?:
733 @cindex ?: side effect
734 @noindent
735 In this simple case, the ability to omit the middle operand is not
736 especially useful.  When it becomes useful is when the first operand does,
737 or may (if it is a macro argument), contain a side effect.  Then repeating
738 the operand in the middle would perform the side effect twice.  Omitting
739 the middle operand uses the value already computed without the undesirable
740 effects of recomputing it.
741
742 @node Long Long
743 @section Double-Word Integers
744 @cindex @code{long long} data types
745 @cindex double-word arithmetic
746 @cindex multiprecision arithmetic
747
748 GNU C supports data types for integers that are twice as long as
749 @code{int}.  Simply write @code{long long int} for a signed integer, or
750 @code{unsigned long long int} for an unsigned integer.  To make an
751 integer constant of type @code{long long int}, add the suffix @code{LL}
752 to the integer.  To make an integer constant of type @code{unsigned long
753 long int}, add the suffix @code{ULL} to the integer.
754
755 You can use these types in arithmetic like any other integer types.
756 Addition, subtraction, and bitwise boolean operations on these types
757 are open-coded on all types of machines.  Multiplication is open-coded
758 if the machine supports fullword-to-doubleword a widening multiply
759 instruction.  Division and shifts are open-coded only on machines that
760 provide special support.  The operations that are not open-coded use
761 special library routines that come with GNU CC.
762
763 There may be pitfalls when you use @code{long long} types for function
764 arguments, unless you declare function prototypes.  If a function
765 expects type @code{int} for its argument, and you pass a value of type
766 @code{long long int}, confusion will result because the caller and the
767 subroutine will disagree about the number of bytes for the argument.
768 Likewise, if the function expects @code{long long int} and you pass
769 @code{int}.  The best way to avoid such problems is to use prototypes.
770
771 @node Complex
772 @section Complex Numbers
773 @cindex complex numbers
774
775 GNU C supports complex data types.  You can declare both complex integer
776 types and complex floating types, using the keyword @code{__complex__}.
777
778 For example, @samp{__complex__ double x;} declares @code{x} as a
779 variable whose real part and imaginary part are both of type
780 @code{double}.  @samp{__complex__ short int y;} declares @code{y} to
781 have real and imaginary parts of type @code{short int}; this is not
782 likely to be useful, but it shows that the set of complex types is
783 complete.
784
785 To write a constant with a complex data type, use the suffix @samp{i} or
786 @samp{j} (either one; they are equivalent).  For example, @code{2.5fi}
787 has type @code{__complex__ float} and @code{3i} has type
788 @code{__complex__ int}.  Such a constant always has a pure imaginary
789 value, but you can form any complex value you like by adding one to a
790 real constant.
791
792 To extract the real part of a complex-valued expression @var{exp}, write
793 @code{__real__ @var{exp}}.  Likewise, use @code{__imag__} to
794 extract the imaginary part.
795
796 The operator @samp{~} performs complex conjugation when used on a value
797 with a complex type.
798
799 GNU CC can allocate complex automatic variables in a noncontiguous
800 fashion; it's even possible for the real part to be in a register while
801 the imaginary part is on the stack (or vice-versa).  None of the
802 supported debugging info formats has a way to represent noncontiguous
803 allocation like this, so GNU CC describes a noncontiguous complex
804 variable as if it were two separate variables of noncomplex type.
805 If the variable's actual name is @code{foo}, the two fictitious
806 variables are named @code{foo$real} and @code{foo$imag}.  You can
807 examine and set these two fictitious variables with your debugger.
808
809 A future version of GDB will know how to recognize such pairs and treat
810 them as a single variable with a complex type.
811
812 @node Hex Floats
813 @section Hex Floats
814 @cindex hex floats
815
816 GNU CC recognizes floating-point numbers writen not only in the usual
817 decimal notation, such as @code{1.55e1}, but also numbers such as
818 @code{0x1.fp3} written in hexadecimal format.  In that format the
819 @code{0x} hex introducer and the @code{p} or @code{P} exponent field are
820 mandatory.  The exponent is a decimal number that indicates the power of
821 2 by which the significand part will be multiplied.  Thus @code{0x1.f} is
822 1 15/16, @code{p3} multiplies it by 8, and the value of @code{0x1.fp3}
823 is the same as @code{1.55e1}.
824
825 Unlike for floating-point numbers in the decimal notation the exponent
826 is always required in the hexadecimal notation.  Otherwise the compiler
827 would not be able to resolve the ambiguity of, e.g., @code{0x1.f}.  This
828 could mean @code{1.0f} or @code{1.9375} since @code{f} is also the
829 extension for floating-point constants of type @code{float}.
830
831 @node Zero Length
832 @section Arrays of Length Zero
833 @cindex arrays of length zero
834 @cindex zero-length arrays
835 @cindex length-zero arrays
836
837 Zero-length arrays are allowed in GNU C.  They are very useful as the last
838 element of a structure which is really a header for a variable-length
839 object:
840
841 @example
842 struct line @{
843   int length;
844   char contents[0];
845 @};
846
847 @{
848   struct line *thisline = (struct line *)
849     malloc (sizeof (struct line) + this_length);
850   thisline->length = this_length;
851 @}
852 @end example
853
854 In standard C, you would have to give @code{contents} a length of 1, which
855 means either you waste space or complicate the argument to @code{malloc}.
856
857 @node Variable Length
858 @section Arrays of Variable Length
859 @cindex variable-length arrays
860 @cindex arrays of variable length
861
862 Variable-length automatic arrays are allowed in GNU C.  These arrays are
863 declared like any other automatic arrays, but with a length that is not
864 a constant expression.  The storage is allocated at the point of
865 declaration and deallocated when the brace-level is exited.  For
866 example:
867
868 @example
869 FILE *
870 concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)
871 @{
872   char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];
873   strcpy (str, s1);
874   strcat (str, s2);
875   return fopen (str, mode);
876 @}
877 @end example
878
879 @cindex scope of a variable length array
880 @cindex variable-length array scope
881 @cindex deallocating variable length arrays
882 Jumping or breaking out of the scope of the array name deallocates the
883 storage.  Jumping into the scope is not allowed; you get an error
884 message for it.
885
886 @cindex @code{alloca} vs variable-length arrays
887 You can use the function @code{alloca} to get an effect much like
888 variable-length arrays.  The function @code{alloca} is available in
889 many other C implementations (but not in all).  On the other hand,
890 variable-length arrays are more elegant.
891
892 There are other differences between these two methods.  Space allocated
893 with @code{alloca} exists until the containing @emph{function} returns.
894 The space for a variable-length array is deallocated as soon as the array
895 name's scope ends.  (If you use both variable-length arrays and
896 @code{alloca} in the same function, deallocation of a variable-length array
897 will also deallocate anything more recently allocated with @code{alloca}.)
898
899 You can also use variable-length arrays as arguments to functions:
900
901 @example
902 struct entry
903 tester (int len, char data[len][len])
904 @{
905   @dots{}
906 @}
907 @end example
908
909 The length of an array is computed once when the storage is allocated
910 and is remembered for the scope of the array in case you access it with
911 @code{sizeof}.
912
913 If you want to pass the array first and the length afterward, you can
914 use a forward declaration in the parameter list---another GNU extension.
915
916 @example
917 struct entry
918 tester (int len; char data[len][len], int len)
919 @{
920   @dots{}
921 @}
922 @end example
923
924 @cindex parameter forward declaration
925 The @samp{int len} before the semicolon is a @dfn{parameter forward
926 declaration}, and it serves the purpose of making the name @code{len}
927 known when the declaration of @code{data} is parsed.
928
929 You can write any number of such parameter forward declarations in the
930 parameter list.  They can be separated by commas or semicolons, but the
931 last one must end with a semicolon, which is followed by the ``real''
932 parameter declarations.  Each forward declaration must match a ``real''
933 declaration in parameter name and data type.
934
935 @node Macro Varargs
936 @section Macros with Variable Numbers of Arguments
937 @cindex variable number of arguments
938 @cindex macro with variable arguments
939 @cindex rest argument (in macro)
940
941 In GNU C, a macro can accept a variable number of arguments, much as a
942 function can.  The syntax for defining the macro looks much like that
943 used for a function.  Here is an example:
944
945 @example
946 #define eprintf(format, args...)  \
947  fprintf (stderr, format , ## args)
948 @end example
949
950 Here @code{args} is a @dfn{rest argument}: it takes in zero or more
951 arguments, as many as the call contains.  All of them plus the commas
952 between them form the value of @code{args}, which is substituted into
953 the macro body where @code{args} is used.  Thus, we have this expansion:
954
955 @example
956 eprintf ("%s:%d: ", input_file_name, line_number)
957 @expansion{}
958 fprintf (stderr, "%s:%d: " , input_file_name, line_number)
959 @end example
960
961 @noindent
962 Note that the comma after the string constant comes from the definition
963 of @code{eprintf}, whereas the last comma comes from the value of
964 @code{args}.
965
966 The reason for using @samp{##} is to handle the case when @code{args}
967 matches no arguments at all.  In this case, @code{args} has an empty
968 value.  In this case, the second comma in the definition becomes an
969 embarrassment: if it got through to the expansion of the macro, we would
970 get something like this:
971
972 @example
973 fprintf (stderr, "success!\n" , )
974 @end example
975
976 @noindent
977 which is invalid C syntax.  @samp{##} gets rid of the comma, so we get
978 the following instead:
979
980 @example
981 fprintf (stderr, "success!\n")
982 @end example
983
984 This is a special feature of the GNU C preprocessor: @samp{##} before a
985 rest argument that is empty discards the preceding sequence of
986 non-whitespace characters from the macro definition.  (If another macro
987 argument precedes, none of it is discarded.)
988
989 It might be better to discard the last preprocessor token instead of the
990 last preceding sequence of non-whitespace characters; in fact, we may
991 someday change this feature to do so.  We advise you to write the macro
992 definition so that the preceding sequence of non-whitespace characters
993 is just a single token, so that the meaning will not change if we change
994 the definition of this feature.
995
996 @node Subscripting
997 @section Non-Lvalue Arrays May Have Subscripts
998 @cindex subscripting
999 @cindex arrays, non-lvalue
1000
1001 @cindex subscripting and function values
1002 Subscripting is allowed on arrays that are not lvalues, even though the
1003 unary @samp{&} operator is not.  For example, this is valid in GNU C though
1004 not valid in other C dialects:
1005
1006 @example
1007 @group
1008 struct foo @{int a[4];@};
1009
1010 struct foo f();
1011
1012 bar (int index)
1013 @{
1014   return f().a[index];
1015 @}
1016 @end group
1017 @end example
1018
1019 @node Pointer Arith
1020 @section Arithmetic on @code{void}- and Function-Pointers
1021 @cindex void pointers, arithmetic
1022 @cindex void, size of pointer to
1023 @cindex function pointers, arithmetic
1024 @cindex function, size of pointer to
1025
1026 In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to
1027 @code{void} and on pointers to functions.  This is done by treating the
1028 size of a @code{void} or of a function as 1.
1029
1030 A consequence of this is that @code{sizeof} is also allowed on @code{void}
1031 and on function types, and returns 1.
1032
1033 The option @samp{-Wpointer-arith} requests a warning if these extensions
1034 are used.
1035
1036 @node Initializers
1037 @section Non-Constant Initializers
1038 @cindex initializers, non-constant
1039 @cindex non-constant initializers
1040
1041 As in standard C++, the elements of an aggregate initializer for an
1042 automatic variable are not required to be constant expressions in GNU C.
1043 Here is an example of an initializer with run-time varying elements:
1044
1045 @example
1046 foo (float f, float g)
1047 @{
1048   float beat_freqs[2] = @{ f-g, f+g @};
1049   @dots{}
1050 @}
1051 @end example
1052
1053 @node Constructors
1054 @section Constructor Expressions
1055 @cindex constructor expressions
1056 @cindex initializations in expressions
1057 @cindex structures, constructor expression
1058 @cindex expressions, constructor
1059
1060 GNU C supports constructor expressions.  A constructor looks like
1061 a cast containing an initializer.  Its value is an object of the
1062 type specified in the cast, containing the elements specified in
1063 the initializer.
1064
1065 Usually, the specified type is a structure.  Assume that
1066 @code{struct foo} and @code{structure} are declared as shown:
1067
1068 @example
1069 struct foo @{int a; char b[2];@} structure;
1070 @end example
1071
1072 @noindent
1073 Here is an example of constructing a @code{struct foo} with a constructor:
1074
1075 @example
1076 structure = ((struct foo) @{x + y, 'a', 0@});
1077 @end example
1078
1079 @noindent
1080 This is equivalent to writing the following:
1081
1082 @example
1083 @{
1084   struct foo temp = @{x + y, 'a', 0@};
1085   structure = temp;
1086 @}
1087 @end example
1088
1089 You can also construct an array.  If all the elements of the constructor
1090 are (made up of) simple constant expressions, suitable for use in
1091 initializers, then the constructor is an lvalue and can be coerced to a
1092 pointer to its first element, as shown here:
1093
1094 @example
1095 char **foo = (char *[]) @{ "x", "y", "z" @};
1096 @end example
1097
1098 Array constructors whose elements are not simple constants are
1099 not very useful, because the constructor is not an lvalue.  There
1100 are only two valid ways to use it: to subscript it, or initialize
1101 an array variable with it.  The former is probably slower than a
1102 @code{switch} statement, while the latter does the same thing an
1103 ordinary C initializer would do.  Here is an example of
1104 subscripting an array constructor:
1105
1106 @example
1107 output = ((int[]) @{ 2, x, 28 @}) [input];
1108 @end example
1109
1110 Constructor expressions for scalar types and union types are is
1111 also allowed, but then the constructor expression is equivalent
1112 to a cast.
1113
1114 @node Labeled Elements
1115 @section Labeled Elements in Initializers
1116 @cindex initializers with labeled elements
1117 @cindex labeled elements in initializers
1118 @cindex case labels in initializers
1119
1120 Standard C requires the elements of an initializer to appear in a fixed
1121 order, the same as the order of the elements in the array or structure
1122 being initialized.
1123
1124 In GNU C you can give the elements in any order, specifying the array
1125 indices or structure field names they apply to.  This extension is not
1126 implemented in GNU C++.
1127
1128 To specify an array index, write @samp{[@var{index}]} or
1129 @samp{[@var{index}] =} before the element value.  For example,
1130
1131 @example
1132 int a[6] = @{ [4] 29, [2] = 15 @};
1133 @end example
1134
1135 @noindent
1136 is equivalent to
1137
1138 @example
1139 int a[6] = @{ 0, 0, 15, 0, 29, 0 @};
1140 @end example
1141
1142 @noindent
1143 The index values must be constant expressions, even if the array being
1144 initialized is automatic.
1145
1146 To initialize a range of elements to the same value, write
1147 @samp{[@var{first} ... @var{last}] = @var{value}}.  For example,
1148
1149 @example
1150 int widths[] = @{ [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 @};
1151 @end example
1152
1153 @noindent
1154 Note that the length of the array is the highest value specified
1155 plus one.
1156
1157 In a structure initializer, specify the name of a field to initialize
1158 with @samp{@var{fieldname}:} before the element value.  For example,
1159 given the following structure,
1160
1161 @example
1162 struct point @{ int x, y; @};
1163 @end example
1164
1165 @noindent
1166 the following initialization
1167
1168 @example
1169 struct point p = @{ y: yvalue, x: xvalue @};
1170 @end example
1171
1172 @noindent
1173 is equivalent to
1174
1175 @example
1176 struct point p = @{ xvalue, yvalue @};
1177 @end example
1178
1179 Another syntax which has the same meaning is @samp{.@var{fieldname} =}.,
1180 as shown here:
1181
1182 @example
1183 struct point p = @{ .y = yvalue, .x = xvalue @};
1184 @end example
1185
1186 You can also use an element label (with either the colon syntax or the
1187 period-equal syntax) when initializing a union, to specify which element
1188 of the union should be used.  For example,
1189
1190 @example
1191 union foo @{ int i; double d; @};
1192
1193 union foo f = @{ d: 4 @};
1194 @end example
1195
1196 @noindent
1197 will convert 4 to a @code{double} to store it in the union using
1198 the second element.  By contrast, casting 4 to type @code{union foo}
1199 would store it into the union as the integer @code{i}, since it is
1200 an integer.  (@xref{Cast to Union}.)
1201
1202 You can combine this technique of naming elements with ordinary C
1203 initialization of successive elements.  Each initializer element that
1204 does not have a label applies to the next consecutive element of the
1205 array or structure.  For example,
1206
1207 @example
1208 int a[6] = @{ [1] = v1, v2, [4] = v4 @};
1209 @end example
1210
1211 @noindent
1212 is equivalent to
1213
1214 @example
1215 int a[6] = @{ 0, v1, v2, 0, v4, 0 @};
1216 @end example
1217
1218 Labeling the elements of an array initializer is especially useful
1219 when the indices are characters or belong to an @code{enum} type.
1220 For example:
1221
1222 @example
1223 int whitespace[256]
1224   = @{ [' '] = 1, ['\t'] = 1, ['\h'] = 1,
1225       ['\f'] = 1, ['\n'] = 1, ['\r'] = 1 @};
1226 @end example
1227
1228 @node Case Ranges
1229 @section Case Ranges
1230 @cindex case ranges
1231 @cindex ranges in case statements
1232
1233 You can specify a range of consecutive values in a single @code{case} label,
1234 like this:
1235
1236 @example
1237 case @var{low} ... @var{high}:
1238 @end example
1239
1240 @noindent
1241 This has the same effect as the proper number of individual @code{case}
1242 labels, one for each integer value from @var{low} to @var{high}, inclusive.
1243
1244 This feature is especially useful for ranges of ASCII character codes:
1245
1246 @example
1247 case 'A' ... 'Z':
1248 @end example
1249
1250 @strong{Be careful:} Write spaces around the @code{...}, for otherwise
1251 it may be parsed wrong when you use it with integer values.  For example,
1252 write this:
1253
1254 @example
1255 case 1 ... 5:
1256 @end example
1257
1258 @noindent
1259 rather than this:
1260
1261 @example
1262 case 1...5:
1263 @end example
1264
1265 @node Cast to Union
1266 @section Cast to a Union Type
1267 @cindex cast to a union
1268 @cindex union, casting to a
1269
1270 A cast to union type is similar to other casts, except that the type
1271 specified is a union type.  You can specify the type either with
1272 @code{union @var{tag}} or with a typedef name.  A cast to union is actually
1273 a constructor though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like
1274 normal casts.  (@xref{Constructors}.)
1275
1276 The types that may be cast to the union type are those of the members
1277 of the union.  Thus, given the following union and variables:
1278
1279 @example
1280 union foo @{ int i; double d; @};
1281 int x;
1282 double y;
1283 @end example
1284
1285 @noindent
1286 both @code{x} and @code{y} can be cast to type @code{union} foo.
1287
1288 Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable of
1289 union type is equivalent to storing in a member of the union:
1290
1291 @example
1292 union foo u;
1293 @dots{}
1294 u = (union foo) x  @equiv{}  u.i = x
1295 u = (union foo) y  @equiv{}  u.d = y
1296 @end example
1297
1298 You can also use the union cast as a function argument:
1299
1300 @example
1301 void hack (union foo);
1302 @dots{}
1303 hack ((union foo) x);
1304 @end example
1305
1306 @node Function Attributes
1307 @section Declaring Attributes of Functions
1308 @cindex function attributes
1309 @cindex declaring attributes of functions
1310 @cindex functions that never return
1311 @cindex functions that have no side effects
1312 @cindex functions in arbitrary sections
1313 @cindex functions that bahave like malloc
1314 @cindex @code{volatile} applied to function
1315 @cindex @code{const} applied to function
1316 @cindex functions with @code{printf}, @code{scanf} or @code{strftime} style arguments
1317 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1318 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1319 @cindex functions that do not pop the argument stack on the 386
1320
1321 In GNU C, you declare certain things about functions called in your program
1322 which help the compiler optimize function calls and check your code more
1323 carefully.
1324
1325 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1326 attributes when making a declaration.  This keyword is followed by an
1327 attribute specification inside double parentheses.  Ten attributes,
1328 @code{noreturn}, @code{const}, @code{format},
1329 @code{no_instrument_function}, @code{section}, @code{constructor},
1330 @code{destructor}, @code{unused}, @code{weak} and @code{malloc} are
1331 currently defined for functions.  Other attributes, including
1332 @code{section} are supported for variables declarations (@pxref{Variable
1333 Attributes}) and for types (@pxref{Type Attributes}).
1334
1335 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1336 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1337 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1338 you may use @code{__noreturn__} instead of @code{noreturn}.
1339
1340 @table @code
1341 @cindex @code{noreturn} function attribute
1342 @item noreturn
1343 A few standard library functions, such as @code{abort} and @code{exit},
1344 cannot return.  GNU CC knows this automatically.  Some programs define
1345 their own functions that never return.  You can declare them
1346 @code{noreturn} to tell the compiler this fact.  For example,
1347
1348 @smallexample
1349 void fatal () __attribute__ ((noreturn));
1350
1351 void
1352 fatal (@dots{})
1353 @{
1354   @dots{} /* @r{Print error message.} */ @dots{}
1355   exit (1);
1356 @}
1357 @end smallexample
1358
1359 The @code{noreturn} keyword tells the compiler to assume that
1360 @code{fatal} cannot return.  It can then optimize without regard to what
1361 would happen if @code{fatal} ever did return.  This makes slightly
1362 better code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
1363 uninitialized variables.
1364
1365 Do not assume that registers saved by the calling function are
1366 restored before calling the @code{noreturn} function.
1367
1368 It does not make sense for a @code{noreturn} function to have a return
1369 type other than @code{void}.
1370
1371 The attribute @code{noreturn} is not implemented in GNU C versions
1372 earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function does
1373 not return, which works in the current version and in some older
1374 versions, is as follows:
1375
1376 @smallexample
1377 typedef void voidfn ();
1378
1379 volatile voidfn fatal;
1380 @end smallexample
1381
1382 @cindex @code{pure} function attribute
1383 @item pure
1384 Many functions have no effects except the return value and their
1385 return value and depends only on the parameters and/or global variables.
1386 Such a function can be subject
1387 to common subexpression elimination and loop optimization just as an
1388 arithmetic operator would be.  These functions should be declared
1389 with the attribute @code{pure}.  For example,
1390
1391 @smallexample
1392 int square (int) __attribute__ ((pure));
1393 @end smallexample
1394
1395 @noindent
1396 says that the hypothetical function @code{square} is safe to call
1397 fewer times than the program says.
1398
1399 Some of common examples of pure functions are @code{strlen} or @code{memcmp}.
1400 Interesting non-pure functions are functions with infinite loops or those
1401 depending on volatile memory or other system resource, that may change between
1402 two consetuctive calls (such as @code{feof} in multithreding environment).
1403
1404 The attribute @code{pure} is not implemented in GNU C versions earlier
1405 than 2.96.
1406 @cindex @code{const} function attribute
1407 @item const
1408 Many functions do not examine any values except their arguments, and
1409 have no effects except the return value.  Basically this is just slightly
1410 more strict class than the "pure" attribute above, since function is not
1411 alloved to read global memory.
1412
1413 @cindex pointer arguments
1414 Note that a function that has pointer arguments and examines the data
1415 pointed to must @emph{not} be declared @code{const}.  Likewise, a
1416 function that calls a non-@code{const} function usually must not be
1417 @code{const}.  It does not make sense for a @code{const} function to
1418 return @code{void}.
1419
1420 The attribute @code{const} is not implemented in GNU C versions earlier
1421 than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no side
1422 effects, which works in the current version and in some older versions,
1423 is as follows:
1424
1425 @smallexample
1426 typedef int intfn ();
1427
1428 extern const intfn square;
1429 @end smallexample
1430
1431 This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the language
1432 specifies that the @samp{const} must be attached to the return value.
1433
1434
1435 @item format (@var{archetype}, @var{string-index}, @var{first-to-check})
1436 @cindex @code{format} function attribute
1437 The @code{format} attribute specifies that a function takes @code{printf},
1438 @code{scanf}, or @code{strftime} style arguments which should be type-checked
1439 against a format string.  For example, the declaration:
1440
1441 @smallexample
1442 extern int
1443 my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
1444       __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
1445 @end smallexample
1446
1447 @noindent
1448 causes the compiler to check the arguments in calls to @code{my_printf}
1449 for consistency with the @code{printf} style format string argument
1450 @code{my_format}.
1451
1452 The parameter @var{archetype} determines how the format string is
1453 interpreted, and should be either @code{printf}, @code{scanf}, or
1454 @code{strftime}.  The
1455 parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1456 string argument (starting from 1), while @var{first-to-check} is the
1457 number of the first argument to check against the format string.  For
1458 functions where the arguments are not available to be checked (such as
1459 @code{vprintf}), specify the third parameter as zero.  In this case the
1460 compiler only checks the format string for consistency.
1461
1462 In the example above, the format string (@code{my_format}) is the second
1463 argument of the function @code{my_print}, and the arguments to check
1464 start with the third argument, so the correct parameters for the format
1465 attribute are 2 and 3.
1466
1467 The @code{format} attribute allows you to identify your own functions
1468 which take format strings as arguments, so that GNU CC can check the
1469 calls to these functions for errors.  The compiler always checks formats
1470 for the ANSI library functions @code{printf}, @code{fprintf},
1471 @code{sprintf}, @code{scanf}, @code{fscanf}, @code{sscanf}, @code{strftime},
1472 @code{vprintf}, @code{vfprintf} and @code{vsprintf} whenever such
1473 warnings are requested (using @samp{-Wformat}), so there is no need to
1474 modify the header file @file{stdio.h}.
1475
1476 @item format_arg (@var{string-index})
1477 @cindex @code{format_arg} function attribute
1478 The @code{format_arg} attribute specifies that a function takes
1479 @code{printf} or @code{scanf} style arguments, modifies it (for example,
1480 to translate it into another language), and passes it to a @code{printf}
1481 or @code{scanf} style function.  For example, the declaration:
1482
1483 @smallexample
1484 extern char *
1485 my_dgettext (char *my_domain, const char *my_format)
1486       __attribute__ ((format_arg (2)));
1487 @end smallexample
1488
1489 @noindent
1490 causes the compiler to check the arguments in calls to
1491 @code{my_dgettext} whose result is passed to a @code{printf},
1492 @code{scanf}, or @code{strftime} type function for consistency with the
1493 @code{printf} style format string argument @code{my_format}.
1494
1495 The parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1496 string argument (starting from 1).
1497
1498 The @code{format-arg} attribute allows you to identify your own
1499 functions which modify format strings, so that GNU CC can check the
1500 calls to @code{printf}, @code{scanf}, or @code{strftime} function whose
1501 operands are a call to one of your own function.  The compiler always
1502 treats @code{gettext}, @code{dgettext}, and @code{dcgettext} in this
1503 manner.
1504
1505 @item no_instrument_function
1506 @cindex @code{no_instrument_function} function attribute
1507 If @samp{-finstrument-functions} is given, profiling function calls will
1508 be generated at entry and exit of most user-compiled functions.
1509 Functions with this attribute will not be so instrumented.
1510
1511 @item section ("section-name")
1512 @cindex @code{section} function attribute
1513 Normally, the compiler places the code it generates in the @code{text} section.
1514 Sometimes, however, you need additional sections, or you need certain
1515 particular functions to appear in special sections.  The @code{section}
1516 attribute specifies that a function lives in a particular section.
1517 For example, the declaration:
1518
1519 @smallexample
1520 extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));
1521 @end smallexample
1522
1523 @noindent
1524 puts the function @code{foobar} in the @code{bar} section.
1525
1526 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
1527 attribute is not available on all platforms.
1528 If you need to map the entire contents of a module to a particular
1529 section, consider using the facilities of the linker instead.
1530
1531 @item constructor
1532 @itemx destructor
1533 @cindex @code{constructor} function attribute
1534 @cindex @code{destructor} function attribute
1535 The @code{constructor} attribute causes the function to be called
1536 automatically before execution enters @code{main ()}.  Similarly, the
1537 @code{destructor} attribute causes the function to be called
1538 automatically after @code{main ()} has completed or @code{exit ()} has
1539 been called.  Functions with these attributes are useful for
1540 initializing data that will be used implicitly during the execution of
1541 the program.
1542
1543 These attributes are not currently implemented for Objective C.
1544
1545 @item unused
1546 This attribute, attached to a function, means that the function is meant
1547 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
1548 function.  GNU C++ does not currently support this attribute as
1549 definitions without parameters are valid in C++.
1550
1551 @item weak
1552 @cindex @code{weak} attribute
1553 The @code{weak} attribute causes the declaration to be emitted as a weak
1554 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining
1555 library functions which can be overridden in user code, though it can
1556 also be used with non-function declarations.  Weak symbols are supported
1557 for ELF targets, and also for a.out targets when using the GNU assembler
1558 and linker.
1559
1560 @item malloc
1561 @cindex @code{malloc} attribute
1562 The @code{malloc} attribute is used to tell the compiler that a function
1563 may be treated as if it were the malloc function.  The compiler assumes
1564 that calls to malloc result in a pointers that cannot alias anything.
1565 This will often improve optimization.
1566
1567 @item alias ("target")
1568 @cindex @code{alias} attribute
1569 The @code{alias} attribute causes the declaration to be emitted as an
1570 alias for another symbol, which must be specified.  For instance,
1571
1572 @smallexample
1573 void __f () @{ /* do something */; @}
1574 void f () __attribute__ ((weak, alias ("__f")));
1575 @end smallexample
1576
1577 declares @samp{f} to be a weak alias for @samp{__f}.  In C++, the
1578 mangled name for the target must be used.
1579
1580 Not all target machines support this attribute.
1581
1582 @item no_check_memory_usage
1583 @cindex @code{no_check_memory_usage} function attribute
1584 The @code{no_check_memory_usage} attribute causes GNU CC to omit checks
1585 of memory references when it generates code for that function.  Normally
1586 if you specify @samp{-fcheck-memory-usage} (see @pxref{Code Gen
1587 Options}), GNU CC generates calls to support routines before most memory
1588 accesses to permit support code to record usage and detect uses of
1589 uninitialized or unallocated storage.  Since GNU CC cannot handle
1590 @code{asm} statements properly they are not allowed in such functions.
1591 If you declare a function with this attribute, GNU CC will not generate
1592 memory checking code for that function, permitting the use of @code{asm}
1593 statements without having to compile that function with different
1594 options.  This also allows you to write support routines of your own if
1595 you wish, without getting infinite recursion if they get compiled with
1596 @code{-fcheck-memory-usage}.
1597
1598 @item regparm (@var{number})
1599 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1600 On the Intel 386, the @code{regparm} attribute causes the compiler to
1601 pass up to @var{number} integer arguments in registers @var{EAX},
1602 @var{EDX}, and @var{ECX} instead of on the stack.  Functions that take a
1603 variable number of arguments will continue to be passed all of their
1604 arguments on the stack.
1605
1606 @item stdcall
1607 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1608 On the Intel 386, the @code{stdcall} attribute causes the compiler to
1609 assume that the called function will pop off the stack space used to
1610 pass arguments, unless it takes a variable number of arguments.
1611
1612 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{stdcall}
1613 attribute.
1614
1615 @item cdecl
1616 @cindex functions that do pop the argument stack on the 386
1617 On the Intel 386, the @code{cdecl} attribute causes the compiler to
1618 assume that the calling function will pop off the stack space used to
1619 pass arguments.  This is
1620 useful to override the effects of the @samp{-mrtd} switch.
1621
1622 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{cdecl}
1623 attribute.
1624
1625 @item longcall
1626 @cindex functions called via pointer on the RS/6000 and PowerPC
1627 On the RS/6000 and PowerPC, the @code{longcall} attribute causes the
1628 compiler to always call the function via a pointer, so that functions
1629 which reside further than 64 megabytes (67,108,864 bytes) from the
1630 current location can be called.
1631
1632 @item long_call/short_call
1633 @cindex indirect calls on ARM
1634 This attribute allows to specify how to call a particular function on
1635 ARM.  Both attributes override the @code{-mlong-calls} (@pxref{ARM Options})
1636 command line switch and @code{#pragma long_calls} settings.  The
1637 @code{long_call} attribute causes the compiler to always call the
1638 function by first loading its address into a register and then using the
1639 contents of that register.   The @code{short_call} attribute always places
1640 the offset to the function from the call site into the @samp{BL}
1641 instruction directly.
1642
1643 @item dllimport
1644 @cindex functions which are imported from a dll on PowerPC Windows NT
1645 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllimport} attribute causes
1646 the compiler to call the function via a global pointer to the function
1647 pointer that is set up by the Windows NT dll library.  The pointer name
1648 is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1649
1650 @item dllexport
1651 @cindex functions which are exported from a dll on PowerPC Windows NT
1652 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllexport} attribute causes
1653 the compiler to provide a global pointer to the function pointer, so
1654 that it can be called with the @code{dllimport} attribute.  The pointer
1655 name is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1656
1657 @item exception (@var{except-func} [, @var{except-arg}])
1658 @cindex functions which specify exception handling on PowerPC Windows NT
1659 On the PowerPC running Windows NT, the @code{exception} attribute causes
1660 the compiler to modify the structured exception table entry it emits for
1661 the declared function.  The string or identifier @var{except-func} is
1662 placed in the third entry of the structured exception table.  It
1663 represents a function, which is called by the exception handling
1664 mechanism if an exception occurs.  If it was specified, the string or
1665 identifier @var{except-arg} is placed in the fourth entry of the
1666 structured exception table.
1667
1668 @item function_vector
1669 @cindex calling functions through the function vector on the H8/300 processors
1670 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1671 function should be called through the function vector.  Calling a
1672 function through the function vector will reduce code size, however;
1673 the function vector has a limited size (maximum 128 entries on the H8/300
1674 and 64 entries on the H8/300H) and shares space with the interrupt vector.
1675
1676 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1677 this option to work correctly.
1678
1679 @item interrupt_handler
1680 @cindex interrupt handler functions on the H8/300 processors
1681 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1682 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1683 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1684 attribute is present.
1685
1686 @item eightbit_data
1687 @cindex eight bit data on the H8/300 and H8/300H
1688 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1689 variable should be placed into the eight bit data section.
1690 The compiler will generate more efficient code for certain operations
1691 on data in the eight bit data area.  Note the eight bit data area is limited to
1692 256 bytes of data.
1693
1694 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1695 this option to work correctly.
1696
1697 @item tiny_data
1698 @cindex tiny data section on the H8/300H
1699 Use this option on the H8/300H to indicate that the specified
1700 variable should be placed into the tiny data section.
1701 The compiler will generate more efficient code for loads and stores
1702 on data in the tiny data section.  Note the tiny data area is limited to
1703 slightly under 32kbytes of data.
1704
1705 @item interrupt
1706 @cindex interrupt handlers on the M32R/D
1707 Use this option on the M32R/D to indicate that the specified
1708 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1709 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1710 attribute is present.
1711
1712 Interrupt handler functions on the AVR processors
1713 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1714 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1715 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1716 attribute is present. Interrupts will be enabled inside function.
1717
1718 @item signal
1719 @cindex signal handler functions on the AVR processors
1720 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1721 function is an signal handler.  The compiler will generate function
1722 entry and exit sequences suitable for use in an signal handler when this
1723 attribute is present. Interrupts will be disabled inside function.
1724
1725 @item naked
1726 @cindex function without a prologue/epilogue code on the AVR processors
1727 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1728 function don't have a prologue/epilogue.  The compiler don't generate
1729 function entry and exit sequences.
1730
1731 @item model (@var{model-name})
1732 @cindex function addressability on the M32R/D
1733 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object,
1734 and the code generated for a function.
1735 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
1736 or @code{large}, representing each of the code models.
1737
1738 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
1739 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction), and are
1740 callable with the @code{bl} instruction.
1741
1742 Medium model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1743 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1744 and are callable with the @code{bl} instruction.
1745
1746 Large model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1747 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1748 and may not be reachable with the @code{bl} instruction (the compiler will
1749 generate the much slower @code{seth/add3/jl} instruction sequence).
1750
1751 @end table
1752
1753 You can specify multiple attributes in a declaration by separating them
1754 by commas within the double parentheses or by immediately following an
1755 attribute declaration with another attribute declaration.
1756
1757 @cindex @code{#pragma}, reason for not using
1758 @cindex pragma, reason for not using
1759 Some people object to the @code{__attribute__} feature, suggesting that ANSI C's
1760 @code{#pragma} should be used instead.  There are two reasons for not
1761 doing this.
1762
1763 @enumerate
1764 @item
1765 It is impossible to generate @code{#pragma} commands from a macro.
1766
1767 @item
1768 There is no telling what the same @code{#pragma} might mean in another
1769 compiler.
1770 @end enumerate
1771
1772 These two reasons apply to almost any application that might be proposed
1773 for @code{#pragma}.  It is basically a mistake to use @code{#pragma} for
1774 @emph{anything}.
1775
1776 @node Function Prototypes
1777 @section Prototypes and Old-Style Function Definitions
1778 @cindex function prototype declarations
1779 @cindex old-style function definitions
1780 @cindex promotion of formal parameters
1781
1782 GNU C extends ANSI C to allow a function prototype to override a later
1783 old-style non-prototype definition.  Consider the following example:
1784
1785 @example
1786 /* @r{Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.}  */
1787 #ifdef __STDC__
1788 #define P(x) x
1789 #else
1790 #define P(x) ()
1791 #endif
1792
1793 /* @r{Prototype function declaration.}  */
1794 int isroot P((uid_t));
1795
1796 /* @r{Old-style function definition.}  */
1797 int
1798 isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
1799      uid_t x;
1800 @{
1801   return x == 0;
1802 @}
1803 @end example
1804
1805 Suppose the type @code{uid_t} happens to be @code{short}.  ANSI C does
1806 not allow this example, because subword arguments in old-style
1807 non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
1808 function definition's argument is really an @code{int}, which does not
1809 match the prototype argument type of @code{short}.
1810
1811 This restriction of ANSI C makes it hard to write code that is portable
1812 to traditional C compilers, because the programmer does not know
1813 whether the @code{uid_t} type is @code{short}, @code{int}, or
1814 @code{long}.  Therefore, in cases like these GNU C allows a prototype
1815 to override a later old-style definition.  More precisely, in GNU C, a
1816 function prototype argument type overrides the argument type specified
1817 by a later old-style definition if the former type is the same as the
1818 latter type before promotion.  Thus in GNU C the above example is
1819 equivalent to the following:
1820
1821 @example
1822 int isroot (uid_t);
1823
1824 int
1825 isroot (uid_t x)
1826 @{
1827   return x == 0;
1828 @}
1829 @end example
1830
1831 GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
1832 extension is irrelevant.
1833
1834 @node C++ Comments
1835 @section C++ Style Comments
1836 @cindex //
1837 @cindex C++ comments
1838 @cindex comments, C++ style
1839
1840 In GNU C, you may use C++ style comments, which start with @samp{//} and
1841 continue until the end of the line.  Many other C implementations allow
1842 such comments, and they are likely to be in a future C standard.
1843 However, C++ style comments are not recognized if you specify
1844 @w{@samp{-ansi}} or @w{@samp{-traditional}}, since they are incompatible
1845 with traditional constructs like @code{dividend//*comment*/divisor}.
1846
1847 @node Dollar Signs
1848 @section Dollar Signs in Identifier Names
1849 @cindex $
1850 @cindex dollar signs in identifier names
1851 @cindex identifier names, dollar signs in
1852
1853 In GNU C, you may normally use dollar signs in identifier names.
1854 This is because many traditional C implementations allow such identifiers.
1855 However, dollar signs in identifiers are not supported on a few target
1856 machines, typically because the target assembler does not allow them.
1857
1858 @node Character Escapes
1859 @section The Character @key{ESC} in Constants
1860
1861 You can use the sequence @samp{\e} in a string or character constant to
1862 stand for the ASCII character @key{ESC}.
1863
1864 @node Alignment
1865 @section Inquiring on Alignment of Types or Variables
1866 @cindex alignment
1867 @cindex type alignment
1868 @cindex variable alignment
1869
1870 The keyword @code{__alignof__} allows you to inquire about how an object
1871 is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
1872 syntax is just like @code{sizeof}.
1873
1874 For example, if the target machine requires a @code{double} value to be
1875 aligned on an 8-byte boundary, then @code{__alignof__ (double)} is 8.
1876 This is true on many RISC machines.  On more traditional machine
1877 designs, @code{__alignof__ (double)} is 4 or even 2.
1878
1879 Some machines never actually require alignment; they allow reference to any
1880 data type even at an odd addresses.  For these machines, @code{__alignof__}
1881 reports the @emph{recommended} alignment of a type.
1882
1883 When the operand of @code{__alignof__} is an lvalue rather than a type, the
1884 value is the largest alignment that the lvalue is known to have.  It may
1885 have this alignment as a result of its data type, or because it is part of
1886 a structure and inherits alignment from that structure.  For example, after
1887 this declaration:
1888
1889 @example
1890 struct foo @{ int x; char y; @} foo1;
1891 @end example
1892
1893 @noindent
1894 the value of @code{__alignof__ (foo1.y)} is probably 2 or 4, the same as
1895 @code{__alignof__ (int)}, even though the data type of @code{foo1.y}
1896 does not itself demand any alignment.@refill
1897
1898 It is an error to ask for the alignment of an incomplete type.
1899
1900 A related feature which lets you specify the alignment of an object is
1901 @code{__attribute__ ((aligned (@var{alignment})))}; see the following
1902 section.
1903
1904 @node Variable Attributes
1905 @section Specifying Attributes of Variables
1906 @cindex attribute of variables
1907 @cindex variable attributes
1908
1909 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1910 attributes of variables or structure fields.  This keyword is followed
1911 by an attribute specification inside double parentheses.  Eight
1912 attributes are currently defined for variables: @code{aligned},
1913 @code{mode}, @code{nocommon}, @code{packed}, @code{section},
1914 @code{transparent_union}, @code{unused}, and @code{weak}.  Other
1915 attributes are available for functions (@pxref{Function Attributes}) and
1916 for types (@pxref{Type Attributes}).
1917
1918 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1919 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1920 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1921 you may use @code{__aligned__} instead of @code{aligned}.
1922
1923 @table @code
1924 @cindex @code{aligned} attribute
1925 @item aligned (@var{alignment})
1926 This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
1927 structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
1928
1929 @smallexample
1930 int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
1931 @end smallexample
1932
1933 @noindent
1934 causes the compiler to allocate the global variable @code{x} on a
1935 16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction with
1936 an @code{asm} expression to access the @code{move16} instruction which
1937 requires 16-byte aligned operands.
1938
1939 You can also specify the alignment of structure fields.  For example, to
1940 create a double-word aligned @code{int} pair, you could write:
1941
1942 @smallexample
1943 struct foo @{ int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); @};
1944 @end smallexample
1945
1946 @noindent
1947 This is an alternative to creating a union with a @code{double} member
1948 that forces the union to be double-word aligned.
1949
1950 It is not possible to specify the alignment of functions; the alignment
1951 of functions is determined by the machine's requirements and cannot be
1952 changed.  You cannot specify alignment for a typedef name because such a
1953 name is just an alias, not a distinct type.
1954
1955 As in the preceding examples, you can explicitly specify the alignment
1956 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given variable or
1957 structure field.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
1958 and just ask the compiler to align a variable or field to the maximum
1959 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
1960 example, you could write:
1961
1962 @smallexample
1963 short array[3] __attribute__ ((aligned));
1964 @end smallexample
1965
1966 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned} attribute
1967 specification, the compiler automatically sets the alignment for the declared
1968 variable or field to the largest alignment which is ever used for any data
1969 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often make
1970 copy operations more efficient, because the compiler can use whatever
1971 instructions copy the biggest chunks of memory when performing copies to
1972 or from the variables or fields that you have aligned this way.
1973
1974 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
1975 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
1976
1977 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
1978 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
1979 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
1980 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
1981 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
1982 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
1983 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
1984 alignment.  See your linker documentation for further information.
1985
1986 @item mode (@var{mode})
1987 @cindex @code{mode} attribute
1988 This attribute specifies the data type for the declaration---whichever
1989 type corresponds to the mode @var{mode}.  This in effect lets you
1990 request an integer or floating point type according to its width.
1991
1992 You may also specify a mode of @samp{byte} or @samp{__byte__} to
1993 indicate the mode corresponding to a one-byte integer, @samp{word} or
1994 @samp{__word__} for the mode of a one-word integer, and @samp{pointer}
1995 or @samp{__pointer__} for the mode used to represent pointers.
1996
1997 @item nocommon
1998 @cindex @code{nocommon} attribute
1999 This attribute specifies requests GNU CC not to place a variable
2000 ``common'' but instead to allocate space for it directly.  If you
2001 specify the @samp{-fno-common} flag, GNU CC will do this for all
2002 variables.
2003
2004 Specifying the @code{nocommon} attribute for a variable provides an
2005 initialization of zeros.  A variable may only be initialized in one
2006 source file.
2007
2008 @item packed
2009 @cindex @code{packed} attribute
2010 The @code{packed} attribute specifies that a variable or structure field
2011 should have the smallest possible alignment---one byte for a variable,
2012 and one bit for a field, unless you specify a larger value with the
2013 @code{aligned} attribute.
2014
2015 Here is a structure in which the field @code{x} is packed, so that it
2016 immediately follows @code{a}:
2017
2018 @example
2019 struct foo
2020 @{
2021   char a;
2022   int x[2] __attribute__ ((packed));
2023 @};
2024 @end example
2025
2026 @item section ("section-name")
2027 @cindex @code{section} variable attribute
2028 Normally, the compiler places the objects it generates in sections like
2029 @code{data} and @code{bss}.  Sometimes, however, you need additional sections,
2030 or you need certain particular variables to appear in special sections,
2031 for example to map to special hardware.  The @code{section}
2032 attribute specifies that a variable (or function) lives in a particular
2033 section.  For example, this small program uses several specific section names:
2034
2035 @smallexample
2036 struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = @{ 0 @};
2037 struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = @{ 0 @};
2038 char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = @{ 0 @};
2039 int init_data __attribute__ ((section ("INITDATA"))) = 0;
2040
2041 main()
2042 @{
2043   /* Initialize stack pointer */
2044   init_sp (stack + sizeof (stack));
2045
2046   /* Initialize initialized data */
2047   memcpy (&init_data, &data, &edata - &data);
2048
2049   /* Turn on the serial ports */
2050   init_duart (&a);
2051   init_duart (&b);
2052 @}
2053 @end smallexample
2054
2055 @noindent
2056 Use the @code{section} attribute with an @emph{initialized} definition
2057 of a @emph{global} variable, as shown in the example.  GNU CC issues
2058 a warning and otherwise ignores the @code{section} attribute in
2059 uninitialized variable declarations.
2060
2061 You may only use the @code{section} attribute with a fully initialized
2062 global definition because of the way linkers work.  The linker requires
2063 each object be defined once, with the exception that uninitialized
2064 variables tentatively go in the @code{common} (or @code{bss}) section
2065 and can be multiply "defined".  You can force a variable to be
2066 initialized with the @samp{-fno-common} flag or the @code{nocommon}
2067 attribute.
2068
2069 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2070 attribute is not available on all platforms.
2071 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2072 section, consider using the facilities of the linker instead.
2073
2074 @item shared
2075 @cindex @code{shared} variable attribute
2076 On Windows NT, in addition to nputting variable definitions in a named 
2077 section, the section can also be shared among all running copies of an 
2078 executable or DLL. For example, this small program defines shared data 
2079 by putting it in a named section "shared" and marking the section 
2080 shareable:
2081
2082 @smallexample
2083 int foo __attribute__((section ("shared"), shared)) = 0;
2084
2085 int
2086 main()
2087 @{
2088   /* Read and write foo. All running copies see the same value. */
2089   return 0;
2090 @}
2091 @end smallexample
2092
2093 @noindent
2094 You may only use the @code{shared} attribute along with @code{section}
2095 attribute with a fully initialized global definition because of the way 
2096 linkers work.  See @code{section} attribute for more information.
2097
2098 The @code{shared} attribute is only available on Windows NT.
2099
2100 @item transparent_union
2101 This attribute, attached to a function parameter which is a union, means
2102 that the corresponding argument may have the type of any union member,
2103 but the argument is passed as if its type were that of the first union
2104 member.  For more details see @xref{Type Attributes}.  You can also use
2105 this attribute on a @code{typedef} for a union data type; then it
2106 applies to all function parameters with that type.
2107
2108 @item unused
2109 This attribute, attached to a variable, means that the variable is meant
2110 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
2111 variable.
2112
2113 @item weak
2114 The @code{weak} attribute is described in @xref{Function Attributes}.
2115
2116 @item model (@var{model-name})
2117 @cindex variable addressability on the M32R/D
2118 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object.
2119 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
2120 or @code{large}, representing each of the code models.
2121
2122 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
2123 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction).
2124
2125 Medium and large model objects may live anywhere in the 32 bit address space
2126 (the compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their
2127 addresses).
2128
2129 @end table
2130
2131 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2132 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2133 packed))}.
2134
2135 @node Type Attributes
2136 @section Specifying Attributes of Types
2137 @cindex attribute of types
2138 @cindex type attributes
2139
2140 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
2141 attributes of @code{struct} and @code{union} types when you define such
2142 types.  This keyword is followed by an attribute specification inside
2143 double parentheses.  Three attributes are currently defined for types:
2144 @code{aligned}, @code{packed}, and @code{transparent_union}.  Other
2145 attributes are defined for functions (@pxref{Function Attributes}) and
2146 for variables (@pxref{Variable Attributes}).
2147
2148 You may also specify any one of these attributes with @samp{__}
2149 preceding and following its keyword.  This allows you to use these
2150 attributes in header files without being concerned about a possible
2151 macro of the same name.  For example, you may use @code{__aligned__}
2152 instead of @code{aligned}.
2153
2154 You may specify the @code{aligned} and @code{transparent_union}
2155 attributes either in a @code{typedef} declaration or just past the
2156 closing curly brace of a complete enum, struct or union type
2157 @emph{definition} and the @code{packed} attribute only past the closing
2158 brace of a definition.
2159
2160 You may also specify attributes between the enum, struct or union
2161 tag and the name of the type rather than after the closing brace.
2162
2163 @table @code
2164 @cindex @code{aligned} attribute
2165 @item aligned (@var{alignment})
2166 This attribute specifies a minimum alignment (in bytes) for variables
2167 of the specified type.  For example, the declarations:
2168
2169 @smallexample
2170 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned (8)));
2171 typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));
2172 @end smallexample
2173
2174 @noindent
2175 force the compiler to insure (as far as it can) that each variable whose
2176 type is @code{struct S} or @code{more_aligned_int} will be allocated and
2177 aligned @emph{at least} on a 8-byte boundary.  On a Sparc, having all
2178 variables of type @code{struct S} aligned to 8-byte boundaries allows
2179 the compiler to use the @code{ldd} and @code{std} (doubleword load and
2180 store) instructions when copying one variable of type @code{struct S} to
2181 another, thus improving run-time efficiency.
2182
2183 Note that the alignment of any given @code{struct} or @code{union} type
2184 is required by the ANSI C standard to be at least a perfect multiple of
2185 the lowest common multiple of the alignments of all of the members of
2186 the @code{struct} or @code{union} in question.  This means that you @emph{can}
2187 effectively adjust the alignment of a @code{struct} or @code{union}
2188 type by attaching an @code{aligned} attribute to any one of the members
2189 of such a type, but the notation illustrated in the example above is a
2190 more obvious, intuitive, and readable way to request the compiler to
2191 adjust the alignment of an entire @code{struct} or @code{union} type.
2192
2193 As in the preceding example, you can explicitly specify the alignment
2194 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given @code{struct}
2195 or @code{union} type.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
2196 and just ask the compiler to align a type to the maximum
2197 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
2198 example, you could write:
2199
2200 @smallexample
2201 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned));
2202 @end smallexample
2203
2204 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned}
2205 attribute specification, the compiler automatically sets the alignment
2206 for the type to the largest alignment which is ever used for any data
2207 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often
2208 make copy operations more efficient, because the compiler can use
2209 whatever instructions copy the biggest chunks of memory when performing
2210 copies to or from the variables which have types that you have aligned
2211 this way.
2212
2213 In the example above, if the size of each @code{short} is 2 bytes, then
2214 the size of the entire @code{struct S} type is 6 bytes.  The smallest
2215 power of two which is greater than or equal to that is 8, so the
2216 compiler sets the alignment for the entire @code{struct S} type to 8
2217 bytes.
2218
2219 Note that although you can ask the compiler to select a time-efficient
2220 alignment for a given type and then declare only individual stand-alone
2221 objects of that type, the compiler's ability to select a time-efficient
2222 alignment is primarily useful only when you plan to create arrays of
2223 variables having the relevant (efficiently aligned) type.  If you
2224 declare or use arrays of variables of an efficiently-aligned type, then
2225 it is likely that your program will also be doing pointer arithmetic (or
2226 subscripting, which amounts to the same thing) on pointers to the
2227 relevant type, and the code that the compiler generates for these
2228 pointer arithmetic operations will often be more efficient for
2229 efficiently-aligned types than for other types.
2230
2231 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2232 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2233
2234 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2235 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2236 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2237 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2238 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2239 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2240 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2241 alignment.  See your linker documentation for further information.
2242
2243 @item packed
2244 This attribute, attached to an @code{enum}, @code{struct}, or
2245 @code{union} type definition, specified that the minimum required memory
2246 be used to represent the type.
2247
2248 Specifying this attribute for @code{struct} and @code{union} types is
2249 equivalent to specifying the @code{packed} attribute on each of the
2250 structure or union members.  Specifying the @samp{-fshort-enums}
2251 flag on the line is equivalent to specifying the @code{packed}
2252 attribute on all @code{enum} definitions.
2253
2254 You may only specify this attribute after a closing curly brace on an
2255 @code{enum} definition, not in a @code{typedef} declaration, unless that
2256 declaration also contains the definition of the @code{enum}.
2257
2258 @item transparent_union
2259 This attribute, attached to a @code{union} type definition, indicates
2260 that any function parameter having that union type causes calls to that
2261 function to be treated in a special way.
2262
2263 First, the argument corresponding to a transparent union type can be of
2264 any type in the union; no cast is required.  Also, if the union contains
2265 a pointer type, the corresponding argument can be a null pointer
2266 constant or a void pointer expression; and if the union contains a void
2267 pointer type, the corresponding argument can be any pointer expression.
2268 If the union member type is a pointer, qualifiers like @code{const} on
2269 the referenced type must be respected, just as with normal pointer
2270 conversions.
2271
2272 Second, the argument is passed to the function using the calling
2273 conventions of first member of the transparent union, not the calling
2274 conventions of the union itself.  All members of the union must have the
2275 same machine representation; this is necessary for this argument passing
2276 to work properly.
2277
2278 Transparent unions are designed for library functions that have multiple
2279 interfaces for compatibility reasons.  For example, suppose the
2280 @code{wait} function must accept either a value of type @code{int *} to
2281 comply with Posix, or a value of type @code{union wait *} to comply with
2282 the 4.1BSD interface.  If @code{wait}'s parameter were @code{void *},
2283 @code{wait} would accept both kinds of arguments, but it would also
2284 accept any other pointer type and this would make argument type checking
2285 less useful.  Instead, @code{<sys/wait.h>} might define the interface
2286 as follows:
2287
2288 @smallexample
2289 typedef union
2290   @{
2291     int *__ip;
2292     union wait *__up;
2293   @} wait_status_ptr_t __attribute__ ((__transparent_union__));
2294
2295 pid_t wait (wait_status_ptr_t);
2296 @end smallexample
2297
2298 This interface allows either @code{int *} or @code{union wait *}
2299 arguments to be passed, using the @code{int *} calling convention.
2300 The program can call @code{wait} with arguments of either type:
2301
2302 @example
2303 int w1 () @{ int w; return wait (&w); @}
2304 int w2 () @{ union wait w; return wait (&w); @}
2305 @end example
2306
2307 With this interface, @code{wait}'s implementation might look like this:
2308
2309 @example
2310 pid_t wait (wait_status_ptr_t p)
2311 @{
2312   return waitpid (-1, p.__ip, 0);
2313 @}
2314 @end example
2315
2316 @item unused
2317 When attached to a type (including a @code{union} or a @code{struct}),
2318 this attribute means that variables of that type are meant to appear
2319 possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for any variables of
2320 that type, even if the variable appears to do nothing.  This is often
2321 the case with lock or thread classes, which are usually defined and then
2322 not referenced, but contain constructors and destructors that have
2323 nontrivial bookkeeping functions.
2324
2325 @end table
2326
2327 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2328 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2329 packed))}.
2330
2331 @node Inline
2332 @section An Inline Function is As Fast As a Macro
2333 @cindex inline functions
2334 @cindex integrating function code
2335 @cindex open coding
2336 @cindex macros, inline alternative
2337
2338 By declaring a function @code{inline}, you can direct GNU CC to
2339 integrate that function's code into the code for its callers.  This
2340 makes execution faster by eliminating the function-call overhead; in
2341 addition, if any of the actual argument values are constant, their known
2342 values may permit simplifications at compile time so that not all of the
2343 inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
2344 less predictable; object code may be larger or smaller with function
2345 inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
2346 optimization and it really ``works'' only in optimizing compilation.  If
2347 you don't use @samp{-O}, no function is really inline.
2348
2349 To declare a function inline, use the @code{inline} keyword in its
2350 declaration, like this:
2351
2352 @example
2353 inline int
2354 inc (int *a)
2355 @{
2356   (*a)++;
2357 @}
2358 @end example
2359
2360 (If you are writing a header file to be included in ANSI C programs, write
2361 @code{__inline__} instead of @code{inline}.  @xref{Alternate Keywords}.)
2362 You can also make all ``simple enough'' functions inline with the option
2363 @samp{-finline-functions}. 
2364
2365 Note that certain usages in a function definition can make it unsuitable
2366 for inline substitution.  Among these usages are: use of varargs, use of
2367 alloca, use of variable sized data types (@pxref{Variable Length}),
2368 use of computed goto (@pxref{Labels as Values}), use of nonlocal goto,
2369 and nested functions (@pxref{Nested Functions}).  Using @samp{-Winline}
2370 will warn when a function marked @code{inline} could not be substituted,
2371 and will give the reason for the failure.
2372
2373 Note that in C and Objective C, unlike C++, the @code{inline} keyword
2374 does not affect the linkage of the function.
2375
2376 @cindex automatic @code{inline} for C++ member fns
2377 @cindex @code{inline} automatic for C++ member fns
2378 @cindex member fns, automatically @code{inline}
2379 @cindex C++ member fns, automatically @code{inline}
2380 GNU CC automatically inlines member functions defined within the class
2381 body of C++ programs even if they are not explicitly declared
2382 @code{inline}.  (You can override this with @samp{-fno-default-inline};
2383 @pxref{C++ Dialect Options,,Options Controlling C++ Dialect}.)
2384
2385 @cindex inline functions, omission of
2386 When a function is both inline and @code{static}, if all calls to the
2387 function are integrated into the caller, and the function's address is
2388 never used, then the function's own assembler code is never referenced.
2389 In this case, GNU CC does not actually output assembler code for the
2390 function, unless you specify the option @samp{-fkeep-inline-functions}.
2391 Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
2392 calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
2393 neither can recursive calls within the definition).  If there is a
2394 nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
2395 usual.  The function must also be compiled as usual if the program
2396 refers to its address, because that can't be inlined.
2397
2398 @cindex non-static inline function
2399 When an inline function is not @code{static}, then the compiler must assume
2400 that there may be calls from other source files; since a global symbol can
2401 be defined only once in any program, the function must not be defined in
2402 the other source files, so the calls therein cannot be integrated.
2403 Therefore, a non-@code{static} inline function is always compiled on its
2404 own in the usual fashion.
2405
2406 If you specify both @code{inline} and @code{extern} in the function
2407 definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
2408 is the function compiled on its own, not even if you refer to its
2409 address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
2410 if you had only declared the function, and had not defined it.
2411
2412 This combination of @code{inline} and @code{extern} has almost the
2413 effect of a macro.  The way to use it is to put a function definition in
2414 a header file with these keywords, and put another copy of the
2415 definition (lacking @code{inline} and @code{extern}) in a library file.
2416 The definition in the header file will cause most calls to the function
2417 to be inlined.  If any uses of the function remain, they will refer to
2418 the single copy in the library.
2419
2420 GNU C does not inline any functions when not optimizing.  It is not
2421 clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
2422 that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
2423 did the easy thing, and turned it off.
2424
2425 @node Extended Asm
2426 @section Assembler Instructions with C Expression Operands
2427 @cindex extended @code{asm}
2428 @cindex @code{asm} expressions
2429 @cindex assembler instructions
2430 @cindex registers
2431
2432 In an assembler instruction using @code{asm}, you can specify the
2433 operands of the instruction using C expressions.  This means you need not
2434 guess which registers or memory locations will contain the data you want
2435 to use.
2436
2437 You must specify an assembler instruction template much like what
2438 appears in a machine description, plus an operand constraint string for
2439 each operand.
2440
2441 For example, here is how to use the 68881's @code{fsinx} instruction:
2442
2443 @example
2444 asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
2445 @end example
2446
2447 @noindent
2448 Here @code{angle} is the C expression for the input operand while
2449 @code{result} is that of the output operand.  Each has @samp{"f"} as its
2450 operand constraint, saying that a floating point register is required.
2451 The @samp{=} in @samp{=f} indicates that the operand is an output; all
2452 output operands' constraints must use @samp{=}.  The constraints use the
2453 same language used in the machine description (@pxref{Constraints}).
2454
2455 Each operand is described by an operand-constraint string followed by
2456 the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
2457 template from the first output operand and another separates the last
2458 output operand from the first input, if any.  Commas separate the
2459 operands within each group.  The total number of operands is limited to
2460 ten or to the maximum number of operands in any instruction pattern in
2461 the machine description, whichever is greater.
2462
2463 If there are no output operands but there are input operands, you must
2464 place two consecutive colons surrounding the place where the output
2465 operands would go.
2466
2467 Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check this.
2468 The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot check
2469 whether the operands have data types that are reasonable for the
2470 instruction being executed.  It does not parse the assembler instruction
2471 template and does not know what it means or even whether it is valid
2472 assembler input.  The extended @code{asm} feature is most often used for
2473 machine instructions the compiler itself does not know exist.  If
2474 the output expression cannot be directly addressed (for example, it is a
2475 bit field), your constraint must allow a register.  In that case, GNU CC
2476 will use the register as the output of the @code{asm}, and then store
2477 that register into the output.
2478
2479 The ordinary output operands must be write-only; GNU CC will assume that
2480 the values in these operands before the instruction are dead and need
2481 not be generated.  Extended asm supports input-output or read-write
2482 operands.  Use the constraint character @samp{+} to indicate such an
2483 operand and list it with the output operands.
2484
2485 When the constraints for the read-write operand (or the operand in which
2486 only some of the bits are to be changed) allows a register, you may, as
2487 an alternative, logically split its function into two separate operands,
2488 one input operand and one write-only output operand.  The connection
2489 between them is expressed by constraints which say they need to be in
2490 the same location when the instruction executes.  You can use the same C
2491 expression for both operands, or different expressions.  For example,
2492 here we write the (fictitious) @samp{combine} instruction with
2493 @code{bar} as its read-only source operand and @code{foo} as its
2494 read-write destination:
2495
2496 @example
2497 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
2498 @end example
2499
2500 @noindent
2501 The constraint @samp{"0"} for operand 1 says that it must occupy the
2502 same location as operand 0.  A digit in constraint is allowed only in an
2503 input operand and it must refer to an output operand.
2504
2505 Only a digit in the constraint can guarantee that one operand will be in
2506 the same place as another.  The mere fact that @code{foo} is the value
2507 of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
2508 same place in the generated assembler code.  The following would not
2509 work reliably:
2510
2511 @example
2512 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
2513 @end example
2514
2515 Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to be in
2516 different registers; GNU CC knows no reason not to do so.  For example, the
2517 compiler might find a copy of the value of @code{foo} in one register and
2518 use it for operand 1, but generate the output operand 0 in a different
2519 register (copying it afterward to @code{foo}'s own address).  Of course,
2520 since the register for operand 1 is not even mentioned in the assembler
2521 code, the result will not work, but GNU CC can't tell that.
2522
2523 Some instructions clobber specific hard registers.  To describe this,
2524 write a third colon after the input operands, followed by the names of
2525 the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a realistic
2526 example for the VAX:
2527
2528 @example
2529 asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
2530               : /* no outputs */
2531               : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
2532               : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
2533 @end example
2534
2535 You may not write a clobber description in a way that overlaps with an
2536 input or output operand.  For example, you may not have an operand
2537 describing a register class with one member if you mention that register
2538 in the clobber list.  There is no way for you to specify that an input
2539 operand is modified without also specifying it as an output
2540 operand.  Note that if all the output operands you specify are for this
2541 purpose (and hence unused), you will then also need to specify
2542 @code{volatile} for the @code{asm} construct, as described below, to
2543 prevent GNU CC from deleting the @code{asm} statement as unused.
2544
2545 If you refer to a particular hardware register from the assembler code,
2546 you will probably have to list the register after the third colon to
2547 tell the compiler the register's value is modified.  In some assemblers,
2548 the register names begin with @samp{%}; to produce one @samp{%} in the
2549 assembler code, you must write @samp{%%} in the input.
2550
2551 If your assembler instruction can alter the condition code register, add
2552 @samp{cc} to the list of clobbered registers.  GNU CC on some machines
2553 represents the condition codes as a specific hardware register;
2554 @samp{cc} serves to name this register.  On other machines, the
2555 condition code is handled differently, and specifying @samp{cc} has no
2556 effect.  But it is valid no matter what the machine.
2557
2558 If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
2559 fashion, add @samp{memory} to the list of clobbered registers.  This
2560 will cause GNU CC to not keep memory values cached in registers across
2561 the assembler instruction.
2562
2563 You can put multiple assembler instructions together in a single
2564 @code{asm} template, separated either with newlines (written as
2565 @samp{\n}) or with semicolons if the assembler allows such semicolons.
2566 The GNU assembler allows semicolons and most Unix assemblers seem to do
2567 so.  The input operands are guaranteed not to use any of the clobbered
2568 registers, and neither will the output operands' addresses, so you can
2569 read and write the clobbered registers as many times as you like.  Here
2570 is an example of multiple instructions in a template; it assumes the
2571 subroutine @code{_foo} accepts arguments in registers 9 and 10:
2572
2573 @example
2574 asm ("movl %0,r9;movl %1,r10;call _foo"
2575      : /* no outputs */
2576      : "g" (from), "g" (to)
2577      : "r9", "r10");
2578 @end example
2579
2580 Unless an output operand has the @samp{&} constraint modifier, GNU CC
2581 may allocate it in the same register as an unrelated input operand, on
2582 the assumption the inputs are consumed before the outputs are produced.
2583 This assumption may be false if the assembler code actually consists of
2584 more than one instruction.  In such a case, use @samp{&} for each output
2585 operand that may not overlap an input.  @xref{Modifiers}.
2586
2587 If you want to test the condition code produced by an assembler
2588 instruction, you must include a branch and a label in the @code{asm}
2589 construct, as follows:
2590
2591 @example
2592 asm ("clr %0;frob %1;beq 0f;mov #1,%0;0:"
2593      : "g" (result)
2594      : "g" (input));
2595 @end example
2596
2597 @noindent
2598 This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
2599 and most Unix assemblers do.
2600
2601 Speaking of labels, jumps from one @code{asm} to another are not
2602 supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps, and
2603 therefore they cannot take account of them when deciding how to
2604 optimize.
2605
2606 @cindex macros containing @code{asm}
2607 Usually the most convenient way to use these @code{asm} instructions is to
2608 encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
2609
2610 @example
2611 #define sin(x)       \
2612 (@{ double __value, __arg = (x);   \
2613    asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
2614    __value; @})
2615 @end example
2616
2617 @noindent
2618 Here the variable @code{__arg} is used to make sure that the instruction
2619 operates on a proper @code{double} value, and to accept only those
2620 arguments @code{x} which can convert automatically to a @code{double}.
2621
2622 Another way to make sure the instruction operates on the correct data
2623 type is to use a cast in the @code{asm}.  This is different from using a
2624 variable @code{__arg} in that it converts more different types.  For
2625 example, if the desired type were @code{int}, casting the argument to
2626 @code{int} would accept a pointer with no complaint, while assigning the
2627 argument to an @code{int} variable named @code{__arg} would warn about
2628 using a pointer unless the caller explicitly casts it.
2629
2630 If an @code{asm} has output operands, GNU CC assumes for optimization
2631 purposes the instruction has no side effects except to change the output
2632 operands.  This does not mean instructions with a side effect cannot be
2633 used, but you must be careful, because the compiler may eliminate them
2634 if the output operands aren't used, or move them out of loops, or
2635 replace two with one if they constitute a common subexpression.  Also,
2636 if your instruction does have a side effect on a variable that otherwise
2637 appears not to change, the old value of the variable may be reused later
2638 if it happens to be found in a register.
2639
2640 You can prevent an @code{asm} instruction from being deleted, moved
2641 significantly, or combined, by writing the keyword @code{volatile} after
2642 the @code{asm}.  For example:
2643
2644 @example
2645 #define get_and_set_priority(new)  \
2646 (@{ int __old; \
2647    asm volatile ("get_and_set_priority %0, %1": "=g" (__old) : "g" (new)); \
2648    __old; @})
2649 @end example
2650
2651 @noindent
2652 If you write an @code{asm} instruction with no outputs, GNU CC will know
2653 the instruction has side-effects and will not delete the instruction or
2654 move it outside of loops.  If the side-effects of your instruction are
2655 not purely external, but will affect variables in your program in ways
2656 other than reading the inputs and clobbering the specified registers or
2657 memory, you should write the @code{volatile} keyword to prevent future
2658 versions of GNU CC from moving the instruction around within a core
2659 region.
2660
2661 An @code{asm} instruction without any operands or clobbers (and ``old
2662 style'' @code{asm}) will not be deleted or moved significantly,
2663 regardless, unless it is unreachable, the same wasy as if you had
2664 written a @code{volatile} keyword.
2665
2666 Note that even a volatile @code{asm} instruction can be moved in ways
2667 that appear insignificant to the compiler, such as across jump
2668 instructions.  You can't expect a sequence of volatile @code{asm}
2669 instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
2670 output, use a single @code{asm}.
2671
2672 It is a natural idea to look for a way to give access to the condition
2673 code left by the assembler instruction.  However, when we attempted to
2674 implement this, we found no way to make it work reliably.  The problem
2675 is that output operands might need reloading, which would result in
2676 additional following ``store'' instructions.  On most machines, these
2677 instructions would alter the condition code before there was time to
2678 test it.  This problem doesn't arise for ordinary ``test'' and
2679 ``compare'' instructions because they don't have any output operands.
2680
2681 If you are writing a header file that should be includable in ANSI C
2682 programs, write @code{__asm__} instead of @code{asm}.  @xref{Alternate
2683 Keywords}.
2684
2685 @subsection i386 floating point asm operands
2686
2687 There are several rules on the usage of stack-like regs in
2688 asm_operands insns.  These rules apply only to the operands that are
2689 stack-like regs:
2690
2691 @enumerate
2692 @item
2693 Given a set of input regs that die in an asm_operands, it is
2694 necessary to know which are implicitly popped by the asm, and
2695 which must be explicitly popped by gcc.
2696
2697 An input reg that is implicitly popped by the asm must be
2698 explicitly clobbered, unless it is constrained to match an
2699 output operand.
2700
2701 @item
2702 For any input reg that is implicitly popped by an asm, it is
2703 necessary to know how to adjust the stack to compensate for the pop.
2704 If any non-popped input is closer to the top of the reg-stack than
2705 the implicitly popped reg, it would not be possible to know what the
2706 stack looked like --- it's not clear how the rest of the stack ``slides
2707 up''.
2708
2709 All implicitly popped input regs must be closer to the top of
2710 the reg-stack than any input that is not implicitly popped.
2711
2712 It is possible that if an input dies in an insn, reload might
2713 use the input reg for an output reload.  Consider this example:
2714
2715 @example
2716 asm ("foo" : "=t" (a) : "f" (b));
2717 @end example
2718
2719 This asm says that input B is not popped by the asm, and that
2720 the asm pushes a result onto the reg-stack, ie, the stack is one
2721 deeper after the asm than it was before.  But, it is possible that
2722 reload will think that it can use the same reg for both the input and
2723 the output, if input B dies in this insn.
2724
2725 If any input operand uses the @code{f} constraint, all output reg
2726 constraints must use the @code{&} earlyclobber.
2727
2728 The asm above would be written as
2729
2730 @example
2731 asm ("foo" : "=&t" (a) : "f" (b));
2732 @end example
2733
2734 @item
2735 Some operands need to be in particular places on the stack.  All
2736 output operands fall in this category --- there is no other way to
2737 know which regs the outputs appear in unless the user indicates
2738 this in the constraints.
2739
2740 Output operands must specifically indicate which reg an output
2741 appears in after an asm.  @code{=f} is not allowed: the operand
2742 constraints must select a class with a single reg.
2743
2744 @item
2745 Output operands may not be ``inserted'' between existing stack regs.
2746 Since no 387 opcode uses a read/write operand, all output operands
2747 are dead before the asm_operands, and are pushed by the asm_operands.
2748 It makes no sense to push anywhere but the top of the reg-stack.
2749
2750 Output operands must start at the top of the reg-stack: output
2751 operands may not ``skip'' a reg.
2752
2753 @item
2754 Some asm statements may need extra stack space for internal
2755 calculations.  This can be guaranteed by clobbering stack registers
2756 unrelated to the inputs and outputs.
2757
2758 @end enumerate
2759
2760 Here are a couple of reasonable asms to want to write.  This asm
2761 takes one input, which is internally popped, and produces two outputs.
2762
2763 @example
2764 asm ("fsincos" : "=t" (cos), "=u" (sin) : "0" (inp));
2765 @end example
2766
2767 This asm takes two inputs, which are popped by the @code{fyl2xp1} opcode,
2768 and replaces them with one output.  The user must code the @code{st(1)}
2769 clobber for reg-stack.c to know that @code{fyl2xp1} pops both inputs.
2770
2771 @example
2772 asm ("fyl2xp1" : "=t" (result) : "0" (x), "u" (y) : "st(1)");
2773 @end example
2774
2775 @ifclear INTERNALS
2776 @c Show the details on constraints if they do not appear elsewhere in
2777 @c the manual
2778 @include md.texi
2779 @end ifclear
2780
2781 @node Asm Labels
2782 @section Controlling Names Used in Assembler Code
2783 @cindex assembler names for identifiers
2784 @cindex names used in assembler code
2785 @cindex identifiers, names in assembler code
2786
2787 You can specify the name to be used in the assembler code for a C
2788 function or variable by writing the @code{asm} (or @code{__asm__})
2789 keyword after the declarator as follows:
2790
2791 @example
2792 int foo asm ("myfoo") = 2;
2793 @end example
2794
2795 @noindent
2796 This specifies that the name to be used for the variable @code{foo} in
2797 the assembler code should be @samp{myfoo} rather than the usual
2798 @samp{_foo}.
2799
2800 On systems where an underscore is normally prepended to the name of a C
2801 function or variable, this feature allows you to define names for the
2802 linker that do not start with an underscore.
2803
2804 You cannot use @code{asm} in this way in a function @emph{definition}; but
2805 you can get the same effect by writing a declaration for the function
2806 before its definition and putting @code{asm} there, like this:
2807
2808 @example
2809 extern func () asm ("FUNC");
2810
2811 func (x, y)
2812      int x, y;
2813 @dots{}
2814 @end example
2815
2816 It is up to you to make sure that the assembler names you choose do not
2817 conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
2818 register name; that would produce completely invalid assembler code.  GNU
2819 CC does not as yet have the ability to store static variables in registers.
2820 Perhaps that will be added.
2821
2822 @node Explicit Reg Vars
2823 @section Variables in Specified Registers
2824 @cindex explicit register variables
2825 @cindex variables in specified registers
2826 @cindex specified registers
2827 @cindex registers, global allocation
2828
2829 GNU C allows you to put a few global variables into specified hardware
2830 registers.  You can also specify the register in which an ordinary
2831 register variable should be allocated.
2832
2833 @itemize @bullet
2834 @item
2835 Global register variables reserve registers throughout the program.
2836 This may be useful in programs such as programming language
2837 interpreters which have a couple of global variables that are accessed
2838 very often.
2839
2840 @item
2841 Local register variables in specific registers do not reserve the
2842 registers.  The compiler's data flow analysis is capable of determining
2843 where the specified registers contain live values, and where they are
2844 available for other uses.  Stores into local register variables may be deleted
2845 when they appear to be dead according to dataflow analysis.  References
2846 to local register variables may be deleted or moved or simplified.
2847
2848 These local variables are sometimes convenient for use with the extended
2849 @code{asm} feature (@pxref{Extended Asm}), if you want to write one
2850 output of the assembler instruction directly into a particular register.
2851 (This will work provided the register you specify fits the constraints
2852 specified for that operand in the @code{asm}.)
2853 @end itemize
2854
2855 @menu
2856 * Global Reg Vars::
2857 * Local Reg Vars::
2858 @end menu
2859
2860 @node Global Reg Vars
2861 @subsection Defining Global Register Variables
2862 @cindex global register variables
2863 @cindex registers, global variables in
2864
2865 You can define a global register variable in GNU C like this:
2866
2867 @example
2868 register int *foo asm ("a5");
2869 @end example
2870
2871 @noindent
2872 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Choose a
2873 register which is normally saved and restored by function calls on your
2874 machine, so that library routines will not clobber it.
2875
2876 Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
2877 conditionalize your program according to cpu type.  The register
2878 @code{a5} would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer
2879 type.  On machines with register windows, be sure to choose a ``global''
2880 register that is not affected magically by the function call mechanism.
2881
2882 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2883 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2884 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2885
2886 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
2887 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
2888 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
2889
2890 Defining a global register variable in a certain register reserves that
2891 register entirely for this use, at least within the current compilation.
2892 The register will not be allocated for any other purpose in the functions
2893 in the current compilation.  The register will not be saved and restored by
2894 these functions.  Stores into this register are never deleted even if they
2895 would appear to be dead, but references may be deleted or moved or
2896 simplified.
2897
2898 It is not safe to access the global register variables from signal
2899 handlers, or from more than one thread of control, because the system
2900 library routines may temporarily use the register for other things (unless
2901 you recompile them specially for the task at hand).
2902
2903 @cindex @code{qsort}, and global register variables
2904 It is not safe for one function that uses a global register variable to
2905 call another such function @code{foo} by way of a third function
2906 @code{lose} that was compiled without knowledge of this variable (i.e. in a
2907 different source file in which the variable wasn't declared).  This is
2908 because @code{lose} might save the register and put some other value there.
2909 For example, you can't expect a global register variable to be available in
2910 the comparison-function that you pass to @code{qsort}, since @code{qsort}
2911 might have put something else in that register.  (If you are prepared to
2912 recompile @code{qsort} with the same global register variable, you can
2913 solve this problem.)
2914
2915 If you want to recompile @code{qsort} or other source files which do not
2916 actually use your global register variable, so that they will not use that
2917 register for any other purpose, then it suffices to specify the compiler
2918 option @samp{-ffixed-@var{reg}}.  You need not actually add a global
2919 register declaration to their source code.
2920
2921 A function which can alter the value of a global register variable cannot
2922 safely be called from a function compiled without this variable, because it
2923 could clobber the value the caller expects to find there on return.
2924 Therefore, the function which is the entry point into the part of the
2925 program that uses the global register variable must explicitly save and
2926 restore the value which belongs to its caller.
2927
2928 @cindex register variable after @code{longjmp}
2929 @cindex global register after @code{longjmp}
2930 @cindex value after @code{longjmp}
2931 @findex longjmp
2932 @findex setjmp
2933 On most machines, @code{longjmp} will restore to each global register
2934 variable the value it had at the time of the @code{setjmp}.  On some
2935 machines, however, @code{longjmp} will not change the value of global
2936 register variables.  To be portable, the function that called @code{setjmp}
2937 should make other arrangements to save the values of the global register
2938 variables, and to restore them in a @code{longjmp}.  This way, the same
2939 thing will happen regardless of what @code{longjmp} does.
2940
2941 All global register variable declarations must precede all function
2942 definitions.  If such a declaration could appear after function
2943 definitions, the declaration would be too late to prevent the register from
2944 being used for other purposes in the preceding functions.
2945
2946 Global register variables may not have initial values, because an
2947 executable file has no means to supply initial contents for a register.
2948
2949 On the Sparc, there are reports that g3 @dots{} g7 are suitable
2950 registers, but certain library functions, such as @code{getwd}, as well
2951 as the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
2952 g2 are local temporaries.
2953
2954 On the 68000, a2 @dots{} a5 should be suitable, as should d2 @dots{} d7.
2955 Of course, it will not do to use more than a few of those.
2956
2957 @node Local Reg Vars
2958 @subsection Specifying Registers for Local Variables
2959 @cindex local variables, specifying registers
2960 @cindex specifying registers for local variables
2961 @cindex registers for local variables
2962
2963 You can define a local register variable with a specified register
2964 like this:
2965
2966 @example
2967 register int *foo asm ("a5");
2968 @end example
2969
2970 @noindent
2971 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Note
2972 that this is the same syntax used for defining global register
2973 variables, but for a local variable it would appear within a function.
2974
2975 Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
2976 problem, since specific registers are most often useful with explicit
2977 assembler instructions (@pxref{Extended Asm}).  Both of these things
2978 generally require that you conditionalize your program according to
2979 cpu type.
2980
2981 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2982 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2983 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2984
2985 Defining such a register variable does not reserve the register; it
2986 remains available for other uses in places where flow control determines
2987 the variable's value is not live.  However, these registers are made
2988 unavailable for use in the reload pass; excessive use of this feature
2989 leaves the compiler too few available registers to compile certain
2990 functions.
2991
2992 This option does not guarantee that GNU CC will generate code that has
2993 this variable in the register you specify at all times.  You may not
2994 code an explicit reference to this register in an @code{asm} statement
2995 and assume it will always refer to this variable.
2996
2997 Stores into local register variables may be deleted when they appear to be dead
2998 according to dataflow analysis.  References to local register variables may
2999 be deleted or moved or simplified.
3000
3001 @node Alternate Keywords
3002 @section Alternate Keywords
3003 @cindex alternate keywords
3004 @cindex keywords, alternate
3005
3006 The option @samp{-traditional} disables certain keywords; @samp{-ansi}
3007 disables certain others.  This causes trouble when you want to use GNU C
3008 extensions, or ANSI C features, in a general-purpose header file that
3009 should be usable by all programs, including ANSI C programs and traditional
3010 ones.  The keywords @code{asm}, @code{typeof} and @code{inline} cannot be
3011 used since they won't work in a program compiled with @samp{-ansi}, while
3012 the keywords @code{const}, @code{volatile}, @code{signed}, @code{typeof}
3013 and @code{inline} won't work in a program compiled with
3014 @samp{-traditional}.@refill
3015
3016 The way to solve these problems is to put @samp{__} at the beginning and
3017 end of each problematical keyword.  For example, use @code{__asm__}
3018 instead of @code{asm}, @code{__const__} instead of @code{const}, and
3019 @code{__inline__} instead of @code{inline}.
3020
3021 Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you want to
3022 compile with another compiler, you can define the alternate keywords as
3023 macros to replace them with the customary keywords.  It looks like this:
3024
3025 @example
3026 #ifndef __GNUC__
3027 #define __asm__ asm
3028 #endif
3029 @end example
3030
3031 @findex __extension__
3032 @samp{-pedantic} and other options cause warnings for many GNU C extensions.
3033 You can
3034 prevent such warnings within one expression by writing
3035 @code{__extension__} before the expression.  @code{__extension__} has no
3036 effect aside from this.
3037
3038 @node Incomplete Enums
3039 @section Incomplete @code{enum} Types
3040
3041 You can define an @code{enum} tag without specifying its possible values.
3042 This results in an incomplete type, much like what you get if you write
3043 @code{struct foo} without describing the elements.  A later declaration
3044 which does specify the possible values completes the type.
3045
3046 You can't allocate variables or storage using the type while it is
3047 incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
3048
3049 This extension may not be very useful, but it makes the handling of
3050 @code{enum} more consistent with the way @code{struct} and @code{union}
3051 are handled.
3052
3053 This extension is not supported by GNU C++.
3054
3055 @node Function Names
3056 @section Function Names as Strings
3057
3058 GNU CC predefines two magic identifiers to hold the name of the current
3059 function. The identifier @code{__FUNCTION__} holds the name of the function
3060 as it appears in the source. The identifier @code{__PRETTY_FUNCTION__}
3061 holds the name of the function pretty printed in a language specific
3062 fashion.
3063
3064 These names are always the same in a C function, but in a C++ function
3065 they may be different.  For example, this program:
3066
3067 @smallexample
3068 extern "C" @{
3069 extern int printf (char *, ...);
3070 @}
3071
3072 class a @{
3073  public:
3074   sub (int i)
3075     @{
3076       printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
3077       printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
3078     @}
3079 @};
3080
3081 int
3082 main (void)
3083 @{
3084   a ax;
3085   ax.sub (0);
3086   return 0;
3087 @}
3088 @end smallexample
3089
3090 @noindent
3091 gives this output:
3092
3093 @smallexample
3094 __FUNCTION__ = sub
3095 __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
3096 @end smallexample
3097
3098 The compiler automagically replaces the identifiers with a string
3099 literal containing the appropriate name. Thus, they are neither
3100 preprocessor macros, like @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, nor
3101 variables. This means that they catenate with other string literals, and
3102 that they can be used to initialize char arrays. For example
3103
3104 @smallexample
3105 char here[] = "Function " __FUNCTION__ " in " __FILE__;
3106 @end smallexample
3107
3108 On the other hand, @samp{#ifdef __FUNCTION__} does not have any special
3109 meaning inside a function, since the preprocessor does not do anything
3110 special with the identifier @code{__FUNCTION__}.
3111
3112 GNU CC also supports the magic word @code{__func__}, defined by the
3113 ISO standard C-99:
3114
3115 @display
3116 The identifier @code{__func__} is implicitly declared by the translator
3117 as if, immediately following the opening brace of each function
3118 definition, the declaration
3119
3120 @smallexample
3121 static const char __func__[] = "function-name";
3122 @end smallexample
3123
3124 appeared, where function-name is the name of the lexically-enclosing
3125 function. This name is the unadorned name of the function.
3126 @end display
3127
3128 By this definition, @code{__func__} is a variable, not a string literal.
3129 In particular, @code{__func__} does not catenate with other string
3130 literals.
3131
3132 In @code{C++}, @code{__FUNCTION__} and @code{__PRETTY_FUNCTION__} are
3133 variables, declared in the same way as @code{__func__}.
3134
3135 @node Return Address
3136 @section Getting the Return or Frame Address of a Function
3137
3138 These functions may be used to get information about the callers of a
3139 function.
3140
3141 @table @code
3142 @findex __builtin_return_address
3143 @item __builtin_return_address (@var{level})
3144 This function returns the return address of the current function, or of
3145 one of its callers.  The @var{level} argument is number of frames to
3146 scan up the call stack.  A value of @code{0} yields the return address
3147 of the current function, a value of @code{1} yields the return address
3148 of the caller of the current function, and so forth.
3149
3150 The @var{level} argument must be a constant integer.
3151
3152 On some machines it may be impossible to determine the return address of
3153 any function other than the current one; in such cases, or when the top
3154 of the stack has been reached, this function will return @code{0}.
3155
3156 This function should only be used with a non-zero argument for debugging
3157 purposes.
3158
3159 @findex __builtin_frame_address
3160 @item __builtin_frame_address (@var{level})
3161 This function is similar to @code{__builtin_return_address}, but it
3162 returns the address of the function frame rather than the return address
3163 of the function.  Calling @code{__builtin_frame_address} with a value of
3164 @code{0} yields the frame address of the current function, a value of
3165 @code{1} yields the frame address of the caller of the current function,
3166 and so forth.
3167
3168 The frame is the area on the stack which holds local variables and saved
3169 registers.  The frame address is normally the address of the first word
3170 pushed on to the stack by the function.  However, the exact definition
3171 depends upon the processor and the calling convention.  If the processor
3172 has a dedicated frame pointer register, and the function has a frame,
3173 then @code{__builtin_frame_address} will return the value of the frame
3174 pointer register.
3175
3176 The caveats that apply to @code{__builtin_return_address} apply to this
3177 function as well.
3178 @end table
3179
3180 @node Other Builtins
3181 @section Other built-in functions provided by GNU CC
3182
3183 GNU CC provides a large number of built-in functions other than the ones
3184 mentioned above.  Some of these are for internal use in the processing
3185 of exceptions or variable-length argument lists and will not be
3186 documented here because they may change from time to time; we do not
3187 recommend general use of these functions.
3188
3189 The remaining functions are provided for optimization purposes.
3190
3191 GNU CC includes builtin versions of many of the functions in the
3192 standard C library.  These will always be treated as having the same
3193 meaning as the C library function even if you specify the
3194 @samp{-fno-builtin} (@pxref{C Dialect Options}) option.  These functions
3195 correspond to the C library functions @code{abort}, @code{abs},
3196 @code{alloca}, @code{cos}, @code{cosf}, @code{cosl}, @code{exit},
3197 @code{_exit}, @code{fabs}, @code{fabsf}, @code{fabsl}, @code{ffs},
3198 @code{labs}, @code{memcmp}, @code{memcpy}, @code{memset}, @code{sin},
3199 @code{sinf}, @code{sinl}, @code{sqrt}, @code{sqrtf}, @code{sqrtl},
3200 @code{strcmp}, @code{strcpy}, and @code{strlen}.
3201
3202 @table @code
3203 @findex __builtin_constant_p
3204 @item __builtin_constant_p (@var{exp})
3205 You can use the builtin function @code{__builtin_constant_p} to
3206 determine if a value is known to be constant at compile-time and hence
3207 that GNU CC can perform constant-folding on expressions involving that
3208 value.  The argument of the function is the value to test.  The function
3209 returns the integer 1 if the argument is known to be a compile-time
3210 constant and 0 if it is not known to be a compile-time constant.  A
3211 return of 0 does not indicate that the value is @emph{not} a constant,
3212 but merely that GNU CC cannot prove it is a constant with the specified
3213 value of the @samp{-O} option.
3214
3215 You would typically use this function in an embedded application where
3216 memory was a critical resource.  If you have some complex calculation,
3217 you may want it to be folded if it involves constants, but need to call
3218 a function if it does not.  For example:
3219
3220 @smallexample
3221 #define Scale_Value(X)  \
3222   (__builtin_constant_p (X) ? ((X) * SCALE + OFFSET) : Scale (X))
3223 @end smallexample
3224
3225 You may use this builtin function in either a macro or an inline
3226 function.  However, if you use it in an inlined function and pass an
3227 argument of the function as the argument to the builtin, GNU CC will
3228 never return 1 when you call the inline function with a string constant
3229 or constructor expression (@pxref{Constructors}) and will not return 1
3230 when you pass a constant numeric value to the inline function unless you
3231 specify the @samp{-O} option.
3232
3233 @findex __builtin_expect
3234 @item __builtin_expect(@var{exp}, @var{c})
3235 You may use @code{__builtin_expect} to provide the compiler with 
3236 branch prediction information.  In general, you should prefer to
3237 use actual profile feedback for this (@samp{-fprofile-arcs}), as
3238 programmers are notoriously bad at predicting how their programs
3239 actually preform.  However, there are applications in which this
3240 data is hard to collect.
3241
3242 The return value is the value of @var{exp}, which should be an
3243 integral expression.  The value of @var{c} must be a compile-time
3244 constant.  The semantics of the builtin are that it is expected
3245 that @var{exp} == @var{c}.  For example:
3246
3247 @smallexample
3248 if (__builtin_expect (x, 0))
3249   foo ();
3250 @end smallexample
3251
3252 @noindent
3253 would indicate that we do not expect to call @code{foo}, since
3254 we expect @code{x} to be zero.  Since you are limited to integral
3255 expressions for @var{exp}, you should use constructions such as
3256
3257 @smallexample
3258 if (__builtin_expect (ptr != NULL, 1))
3259   error ();
3260 @end smallexample
3261
3262 @noindent
3263 when testing pointer or floating-point values.
3264 @end table
3265
3266 @node Deprecated Features
3267 @section Deprecated Features
3268
3269 In the past, the GNU C++ compiler was extended to experiment with new
3270 features, at a time when the C++ language was still evolving. Now that
3271 the C++ standard is complete, some of those features are superseded by
3272 superior alternatives. Using the old features might cause a warning in
3273 some cases that the feature will be dropped in the future. In other
3274 cases, the feature might be gone already.
3275
3276 While the list below is not exhaustive, it documents some of the options
3277 that are now deprecated:
3278
3279 @table @code
3280 @item -fexternal-templates
3281 @itemx -falt-external-templates
3282 These are two of the many ways for g++ to implement template
3283 instantiation. @xref{Template Instantiation}. The C++ standard clearly
3284 defines how template definitions have to be organized across
3285 implementation units. g++ has an implicit instantiation mechanism that
3286 should work just fine for standard-conforming code.
3287
3288 @end table
3289
3290 @node C++ Extensions
3291 @chapter Extensions to the C++ Language
3292 @cindex extensions, C++ language
3293 @cindex C++ language extensions
3294
3295 The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and you
3296 can also use most of the C language extensions in your C++ programs).  If you
3297 want to write code that checks whether these features are available, you can
3298 test for the GNU compiler the same way as for C programs: check for a
3299 predefined macro @code{__GNUC__}.  You can also use @code{__GNUG__} to
3300 test specifically for GNU C++ (@pxref{Standard Predefined,,Standard
3301 Predefined Macros,cpp.info,The C Preprocessor}).
3302
3303 @menu
3304 * Naming Results::      Giving a name to C++ function return values.
3305 * Min and Max::         C++ Minimum and maximum operators.
3306 * Volatiles::           What constitutes an access to a volatile object.
3307 * Restricted Pointers:: C9X restricted pointers and references.
3308 * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
3309                          declarations and definitions.
3310 * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
3311                          each needed template instantiation is emitted.
3312 * Bound member functions:: You can extract a function pointer to the
3313                         method denoted by a @samp{->*} or @samp{.*} expression.
3314 @end menu
3315
3316 @node Naming Results
3317 @section Named Return Values in C++
3318
3319 @cindex @code{return}, in C++ function header
3320 @cindex return value, named, in C++
3321 @cindex named return value in C++
3322 @cindex C++ named return value
3323 GNU C++ extends the function-definition syntax to allow you to specify a
3324 name for the result of a function outside the body of the definition, in
3325 C++ programs:
3326
3327 @example
3328 @group
3329 @var{type}
3330 @var{functionname} (@var{args}) return @var{resultname};
3331 @{
3332   @dots{}
3333   @var{body}
3334   @dots{}
3335 @}
3336 @end group
3337 @end example
3338
3339 You can use this feature to avoid an extra constructor call when
3340 a function result has a class type.  For example, consider a function
3341 @code{m}, declared as @w{@samp{X v = m ();}}, whose result is of class
3342 @code{X}:
3343
3344 @example
3345 X
3346 m ()
3347 @{
3348   X b;
3349   b.a = 23;
3350   return b;
3351 @}
3352 @end example
3353
3354 @cindex implicit argument: return value
3355 Although @code{m} appears to have no arguments, in fact it has one implicit
3356 argument: the address of the return value.  At invocation, the address
3357 of enough space to hold @code{v} is sent in as the implicit argument.
3358 Then @code{b} is constructed and its @code{a} field is set to the value
3359 23.  Finally, a copy constructor (a constructor of the form @samp{X(X&)})
3360 is applied to @code{b}, with the (implicit) return value location as the
3361 target, so that @code{v} is now bound to the return value.
3362
3363 But this is wasteful.  The local @code{b} is declared just to hold
3364 something that will be copied right out.  While a compiler that
3365 combined an ``elision'' algorithm with interprocedural data flow
3366 analysis could conceivably eliminate all of this, it is much more
3367 practical to allow you to assist the compiler in generating
3368 efficient code by manipulating the return value explicitly,
3369 thus avoiding the local variable and copy constructor altogether.
3370
3371 Using the extended GNU C++ function-definition syntax, you can avoid the
3372 temporary allocation and copying by naming @code{r} as your return value
3373 at the outset, and assigning to its @code{a} field directly:
3374
3375 @example
3376 X
3377 m () return r;
3378 @{
3379   r.a = 23;
3380 @}
3381 @end example
3382
3383 @noindent
3384 The declaration of @code{r} is a standard, proper declaration, whose effects
3385 are executed @strong{before} any of the body of @code{m}.
3386
3387 Functions of this type impose no additional restrictions; in particular,
3388 you can execute @code{return} statements, or return implicitly by
3389 reaching the end of the function body (``falling off the edge'').
3390 Cases like
3391
3392 @example
3393 X
3394 m () return r (23);
3395 @{
3396   return;
3397 @}
3398 @end example
3399
3400 @noindent
3401 (or even @w{@samp{X m () return r (23); @{ @}}}) are unambiguous, since
3402 the return value @code{r} has been initialized in either case.  The
3403 following code may be hard to read, but also works predictably:
3404
3405 @example
3406 X
3407 m () return r;
3408 @{
3409   X b;
3410   return b;
3411 @}
3412 @end example
3413
3414 The return value slot denoted by @code{r} is initialized at the outset,
3415 but the statement @samp{return b;} overrides this value.  The compiler
3416 deals with this by destroying @code{r} (calling the destructor if there
3417 is one, or doing nothing if there is not), and then reinitializing
3418 @code{r} with @code{b}.
3419
3420 This extension is provided primarily to help people who use overloaded
3421 operators, where there is a great need to control not just the
3422 arguments, but the return values of functions.  For classes where the
3423 copy constructor incurs a heavy performance penalty (especially in the
3424 common case where there is a quick default constructor), this is a major
3425 savings.  The disadvantage of this extension is that you do not control
3426 when the default constructor for the return value is called: it is
3427 always called at the beginning.
3428
3429 @node Min and Max
3430 @section Minimum and Maximum Operators in C++
3431
3432 It is very convenient to have operators which return the ``minimum'' or the
3433 ``maximum'' of two arguments.  In GNU C++ (but not in GNU C),
3434
3435 @table @code
3436 @item @var{a} <? @var{b}
3437 @findex <?
3438 @cindex minimum operator
3439 is the @dfn{minimum}, returning the smaller of the numeric values
3440 @var{a} and @var{b};
3441
3442 @item @var{a} >? @var{b}
3443 @findex >?
3444 @cindex maximum operator
3445 is the @dfn{maximum}, returning the larger of the numeric values @var{a}
3446 and @var{b}.
3447 @end table
3448
3449 These operations are not primitive in ordinary C++, since you can
3450 use a macro to return the minimum of two things in C++, as in the
3451 following example.
3452
3453 @example
3454 #define MIN(X,Y) ((X) < (Y) ? : (X) : (Y))
3455 @end example
3456
3457 @noindent
3458 You might then use @w{@samp{int min = MIN (i, j);}} to set @var{min} to
3459 the minimum value of variables @var{i} and @var{j}.
3460
3461 However, side effects in @code{X} or @code{Y} may cause unintended
3462 behavior.  For example, @code{MIN (i++, j++)} will fail, incrementing
3463 the smaller counter twice.  A GNU C extension allows you to write safe
3464 macros that avoid this kind of problem (@pxref{Naming Types,,Naming an
3465 Expression's Type}).  However, writing @code{MIN} and @code{MAX} as
3466 macros also forces you to use function-call notation for a
3467 fundamental arithmetic operation.  Using GNU C++ extensions, you can
3468 write @w{@samp{int min = i <? j;}} instead.
3469
3470 Since @code{<?} and @code{>?} are built into the compiler, they properly
3471 handle expressions with side-effects;  @w{@samp{int min = i++ <? j++;}}
3472 works correctly.
3473
3474 @node Volatiles
3475 @section When is a Volatile Object Accessed?
3476 @cindex accessing volatiles
3477 @cindex volatile read
3478 @cindex volatile write
3479 @cindex volatile access
3480
3481 Both the C and C++ standard have the concept of volatile objects. These
3482 are normally accessed by pointers and used for accessing hardware. The
3483 standards encourage compilers to refrain from optimizations on
3484 concerning accesses to volatile objects that it might perform on
3485 non-volatile objects. The C standard leaves it implementation defined
3486 as to what constitutes a volatile access. The C++ standard omits to
3487 specify this, except to say that C++ should behave in a similar manner
3488 to C with respect to volatiles, where possible. The minimum either
3489 standard specifies is that at a sequence point all previous access to
3490 volatile objects have stabilized and no subsequent accesses have
3491 occurred. Thus an implementation is free to reorder and combine
3492 volatile accesses which occur between sequence points, but cannot do so
3493 for accesses across a sequence point. The use of volatiles does not
3494 allow you to violate the restriction on updating objects multiple times
3495 within a sequence point.
3496
3497 In most expressions, it is intuitively obvious what is a read and what is
3498 a write. For instance
3499
3500 @example
3501 volatile int *dst = <somevalue>;
3502 volatile int *src = <someothervalue>;
3503 *dst = *src;
3504 @end example
3505
3506 @noindent
3507 will cause a read of the volatile object pointed to by @var{src} and stores the
3508 value into the volatile object pointed to by @var{dst}. There is no
3509 guarantee that these reads and writes are atomic, especially for objects
3510 larger than @code{int}.
3511
3512 Less obvious expressions are where something which looks like an access
3513 is used in a void context. An example would be,
3514
3515 @example
3516 volatile int *src = <somevalue>;
3517 *src;
3518 @end example
3519
3520 With C, such expressions are rvalues, and as rvalues cause a read of
3521 the object, gcc interprets this as a read of the volatile being pointed
3522 to. The C++ standard specifies that such expressions do not undergo
3523 lvalue to rvalue conversion, and that the type of the dereferenced
3524 object may be incomplete. The C++ standard does not specify explicitly
3525 that it is this lvalue to rvalue conversion which is responsible for
3526 causing an access. However, there is reason to believe that it is,
3527 because otherwise certain simple expressions become undefined. However,
3528 because it would surprise most programmers, g++ treats dereferencing a
3529 pointer to volatile object of complete type in a void context as a read
3530 of the object. When the object has incomplete type, g++ issues a
3531 warning.
3532
3533 @example
3534 struct S;
3535 struct T @{int m;@};
3536 volatile S *ptr1 = <somevalue>;
3537 volatile T *ptr2 = <somevalue>;
3538 *ptr1;
3539 *ptr2;
3540 @end example
3541
3542 In this example, a warning is issued for @code{*ptr1}, and @code{*ptr2}
3543 causes a read of the object pointed to. If you wish to force an error on
3544 the first case, you must force a conversion to rvalue with, for instance
3545 a static cast, @code{static_cast<S>(*ptr1)}.
3546
3547 When using a reference to volatile, g++ does not treat equivalent
3548 expressions as accesses to volatiles, but instead issues a warning that
3549 no volatile is accessed. The rationale for this is that otherwise it
3550 becomes difficult to determine where volatile access occur, and not
3551 possible to ignore the return value from functions returning volatile
3552 references. Again, if you wish to force a read, cast the reference to
3553 an rvalue.
3554
3555 @node Restricted Pointers
3556 @section Restricting Pointer Aliasing
3557 @cindex restricted pointers
3558 @cindex restricted references
3559 @cindex restricted this pointer
3560
3561 As with gcc, g++ understands the C9X proposal of restricted pointers,
3562 specified with the @code{__restrict__}, or @code{__restrict} type
3563 qualifier. Because you cannot compile C++ by specifying the -flang-isoc9x
3564 language flag, @code{restrict} is not a keyword in C++.
3565
3566 In addition to allowing restricted pointers, you can specify restricted
3567 references, which indicate that the reference is not aliased in the local
3568 context.
3569
3570 @example
3571 void fn (int *__restrict__ rptr, int &__restrict__ rref)
3572 @{
3573   @dots{}
3574 @}
3575 @end example
3576
3577 @noindent
3578 In the body of @code{fn}, @var{rptr} points to an unaliased integer and
3579 @var{rref} refers to a (different) unaliased integer.
3580
3581 You may also specify whether a member function's @var{this} pointer is
3582 unaliased by using @code{__restrict__} as a member function qualifier.
3583
3584 @example
3585 void T::fn () __restrict__
3586 @{
3587   @dots{}
3588 @}
3589 @end example
3590
3591 @noindent
3592 Within the body of @code{T::fn}, @var{this} will have the effective
3593 definition @code{T *__restrict__ const this}. Notice that the
3594 interpretation of a @code{__restrict__} member function qualifier is
3595 different to that of @code{const} or @code{volatile} qualifier, in that it
3596 is applied to the pointer rather than the object. This is consistent with
3597 other compilers which implement restricted pointers.
3598
3599 As with all outermost parameter qualifiers, @code{__restrict__} is
3600 ignored in function definition matching. This means you only need to
3601 specify @code{__restrict__} in a function definition, rather than
3602 in a function prototype as well.
3603
3604 @node C++ Interface
3605 @section Declarations and Definitions in One Header
3606
3607 @cindex interface and implementation headers, C++
3608 @cindex C++ interface and implementation headers
3609 C++ object definitions can be quite complex.  In principle, your source
3610 code will need two kinds of things for each object that you use across
3611 more than one source file.  First, you need an @dfn{interface}
3612 specification, describing its structure with type declarations and
3613 function prototypes.  Second, you need the @dfn{implementation} itself.
3614 It can be tedious to maintain a separate interface description in a
3615 header file, in parallel to the actual implementation.  It is also
3616 dangerous, since separate interface and implementation definitions may
3617 not remain parallel.
3618
3619 @cindex pragmas, interface and implementation
3620 With GNU C++, you can use a single header file for both purposes.
3621
3622 @quotation
3623 @emph{Warning:} The mechanism to specify this is in transition.  For the
3624 nonce, you must use one of two @code{#pragma} commands; in a future
3625 release of GNU C++, an alternative mechanism will make these
3626 @code{#pragma} commands unnecessary.
3627 @end quotation
3628
3629 The header file contains the full definitions, but is marked with
3630 @samp{#pragma interface} in the source code.  This allows the compiler
3631 to use the header file only as an interface specification when ordinary
3632 source files incorporate it with @code{#include}.  In the single source
3633 file where the full implementation belongs, you can use either a naming
3634 convention or @samp{#pragma implementation} to indicate this alternate
3635 use of the header file.
3636
3637 @table @code
3638 @item #pragma interface
3639 @itemx #pragma interface "@var{subdir}/@var{objects}.h"
3640 @kindex #pragma interface
3641 Use this directive in @emph{header files} that define object classes, to save
3642 space in most of the object files that use those classes.  Normally,
3643 local copies of certain information (backup copies of inline member
3644 functions, debugging information, and the internal tables that implement
3645 virtual functions) must be kept in each object file that includes class
3646 definitions.  You can use this pragma to avoid such duplication.  When a
3647 header file containing @samp{#pragma interface} is included in a
3648 compilation, this auxiliary information will not be generated (unless
3649 the main input source file itself uses @samp{#pragma implementation}).
3650 Instead, the object files will contain references to be resolved at link
3651 time.
3652
3653 The second form of this directive is useful for the case where you have
3654 multiple headers with the same name in different directories.  If you
3655 use this form, you must specify the same string to @samp{#pragma
3656 implementation}.
3657
3658 @item #pragma implementation
3659 @itemx #pragma implementation "@var{objects}.h"
3660 @kindex #pragma implementation
3661 Use this pragma in a @emph{main input file}, when you want full output from
3662 included header files to be generated (and made globally visible).  The
3663 included header file, in turn, should use @samp{#pragma interface}.
3664 Backup copies of inline member functions, debugging information, and the
3665 internal tables used to implement virtual functions are all generated in
3666 implementation files.
3667
3668 @cindex implied @code{#pragma implementation}
3669 @cindex @code{#pragma implementation}, implied
3670 @cindex naming convention, implementation headers
3671 If you use @samp{#pragma implementation} with no argument, it applies to
3672 an include file with the same basename@footnote{A file's @dfn{basename}
3673 was the name stripped of all leading path information and of trailing
3674 suffixes, such as @samp{.h} or @samp{.C} or @samp{.cc}.} as your source
3675 file.  For example, in @file{allclass.cc}, giving just
3676 @samp{#pragma implementation}
3677 by itself is equivalent to @samp{#pragma implementation "allclass.h"}.
3678
3679 In versions of GNU C++ prior to 2.6.0 @file{allclass.h} was treated as
3680 an implementation file whenever you would include it from
3681 @file{allclass.cc} even if you never specified @samp{#pragma
3682 implementation}.  This was deemed to be more trouble than it was worth,
3683 however, and disabled.
3684
3685 If you use an explicit @samp{#pragma implementation}, it must appear in
3686 your source file @emph{before} you include the affected header files.
3687
3688 Use the string argument if you want a single implementation file to
3689 include code from multiple header files.  (You must also use
3690 @samp{#include} to include the header file; @samp{#pragma
3691 implementation} only specifies how to use the file---it doesn't actually
3692 include it.)
3693
3694 There is no way to split up the contents of a single header file into
3695 multiple implementation files.
3696 @end table
3697
3698 @cindex inlining and C++ pragmas
3699 @cindex C++ pragmas, effect on inlining
3700 @cindex pragmas in C++, effect on inlining
3701 @samp{#pragma implementation} and @samp{#pragma interface} also have an
3702 effect on function inlining.
3703
3704 If you define a class in a header file marked with @samp{#pragma
3705 interface}, the effect on a function defined in that class is similar to
3706 an explicit @code{extern} declaration---the compiler emits no code at
3707 all to define an independent version of the function.  Its definition
3708 is used only for inlining with its callers.
3709
3710 Conversely, when you include the same header file in a main source file
3711 that declares it as @samp{#pragma implementation}, the compiler emits
3712 code for the function itself; this defines a version of the function
3713 that can be found via pointers (or by callers compiled without
3714 inlining).  If all calls to the function can be inlined, you can avoid
3715 emitting the function by compiling with @samp{-fno-implement-inlines}.
3716 If any calls were not inlined, you will get linker errors.
3717
3718 @node Template Instantiation
3719 @section Where's the Template?
3720
3721 @cindex template instantiation
3722
3723 C++ templates are the first language feature to require more
3724 intelligence from the environment than one usually finds on a UNIX
3725 system.  Somehow the compiler and linker have to make sure that each
3726 template instance occurs exactly once in the executable if it is needed,
3727 and not at all otherwise.  There are two basic approaches to this
3728 problem, which I will refer to as the Borland model and the Cfront model.
3729
3730 @table @asis
3731 @item Borland model
3732 Borland C++ solved the template instantiation problem by adding the code
3733 equivalent of common blocks to their linker; the compiler emits template
3734 instances in each translation unit that uses them, and the linker
3735 collapses them together.  The advantage of this model is that the linker
3736 only has to consider the object files themselves; there is no external
3737 complexity to worry about.  This disadvantage is that compilation time
3738 is increased because the template code is being compiled repeatedly.
3739 Code written for this model tends to include definitions of all
3740 templates in the header file, since they must be seen to be
3741 instantiated.
3742
3743 @item Cfront model
3744 The AT&T C++ translator, Cfront, solved the template instantiation
3745 problem by creating the notion of a template repository, an
3746 automatically maintained place where template instances are stored.  A
3747 more modern version of the repository works as follows: As individual
3748 object files are built, the compiler places any template definitions and
3749 instantiations encountered in the repository.  At link time, the link
3750 wrapper adds in the objects in the repository and compiles any needed
3751 instances that were not previously emitted.  The advantages of this
3752 model are more optimal compilation speed and the ability to use the
3753 system linker; to implement the Borland model a compiler vendor also
3754 needs to replace the linker.  The disadvantages are vastly increased
3755 complexity, and thus potential for error; for some code this can be
3756 just as transparent, but in practice it can been very difficult to build
3757 multiple programs in one directory and one program in multiple
3758 directories.  Code written for this model tends to separate definitions
3759 of non-inline member templates into a separate file, which should be
3760 compiled separately.
3761 @end table
3762
3763 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
3764 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, g++ supports the
3765 Borland model.  On other systems, g++ implements neither automatic
3766 model.
3767
3768 A future version of g++ will support a hybrid model whereby the compiler
3769 will emit any instantiations for which the template definition is
3770 included in the compile, and store template definitions and
3771 instantiation context information into the object file for the rest.
3772 The link wrapper will extract that information as necessary and invoke
3773 the compiler to produce the remaining instantiations.  The linker will
3774 then combine duplicate instantiations.
3775
3776 In the mean time, you have the following options for dealing with
3777 template instantiations:
3778
3779 @enumerate
3780 @item
3781 Compile your template-using code with @samp{-frepo}.  The compiler will
3782 generate files with the extension @samp{.rpo} listing all of the
3783 template instantiations used in the corresponding object files which
3784 could be instantiated there; the link wrapper, @samp{collect2}, will
3785 then update the @samp{.rpo} files to tell the compiler where to place
3786 those instantiations and rebuild any affected object files.  The
3787 link-time overhead is negligible after the first pass, as the compiler
3788 will continue to place the instantiations in the same files.
3789
3790 This is your best option for application code written for the Borland
3791 model, as it will just work.  Code written for the Cfront model will
3792 need to be modified so that the template definitions are available at
3793 one or more points of instantiation; usually this is as simple as adding
3794 @code{#include <tmethods.cc>} to the end of each template header.
3795
3796 For library code, if you want the library to provide all of the template
3797 instantiations it needs, just try to link all of its object files
3798 together; the link will fail, but cause the instantiations to be
3799 generated as a side effect.  Be warned, however, that this may cause
3800 conflicts if multiple libraries try to provide the same instantiations.
3801 For greater control, use explicit instantiation as described in the next
3802 option.
3803
3804 @item
3805 Compile your code with @samp{-fno-implicit-templates} to disable the
3806 implicit generation of template instances, and explicitly instantiate
3807 all the ones you use.  This approach requires more knowledge of exactly
3808 which instances you need than do the others, but it's less
3809 mysterious and allows greater control.  You can scatter the explicit
3810 instantiations throughout your program, perhaps putting them in the
3811 translation units where the instances are used or the translation units
3812 that define the templates themselves; you can put all of the explicit
3813 instantiations you need into one big file; or you can create small files
3814 like
3815
3816 @example
3817 #include "Foo.h"
3818 #include "Foo.cc"
3819
3820 template class Foo<int>;
3821 template ostream& operator <<
3822                 (ostream&, const Foo<int>&);
3823 @end example
3824
3825 for each of the instances you need, and create a template instantiation
3826 library from those.
3827
3828 If you are using Cfront-model code, you can probably get away with not
3829 using @samp{-fno-implicit-templates} when compiling files that don't
3830 @samp{#include} the member template definitions.
3831
3832 If you use one big file to do the instantiations, you may want to
3833 compile it without @samp{-fno-implicit-templates} so you get all of the
3834 instances required by your explicit instantiations (but not by any
3835 other files) without having to specify them as well.
3836
3837 g++ has extended the template instantiation syntax outlined in the
3838 Working Paper to allow forward declaration of explicit instantiations
3839 and instantiation of the compiler support data for a template class
3840 (i.e. the vtable) without instantiating any of its members:
3841
3842 @example
3843 extern template int max (int, int);
3844 inline template class Foo<int>;
3845 @end example
3846
3847 @item
3848 Do nothing.  Pretend g++ does implement automatic instantiation
3849 management.  Code written for the Borland model will work fine, but
3850 each translation unit will contain instances of each of the templates it
3851 uses.  In a large program, this can lead to an unacceptable amount of code
3852 duplication.
3853
3854 @item
3855 Add @samp{#pragma interface} to all files containing template
3856 definitions.  For each of these files, add @samp{#pragma implementation
3857 "@var{filename}"} to the top of some @samp{.C} file which
3858 @samp{#include}s it.  Then compile everything with
3859 @samp{-fexternal-templates}.  The templates will then only be expanded
3860 in the translation unit which implements them (i.e. has a @samp{#pragma
3861 implementation} line for the file where they live); all other files will
3862 use external references.  If you're lucky, everything should work
3863 properly.  If you get undefined symbol errors, you need to make sure
3864 that each template instance which is used in the program is used in the
3865 file which implements that template.  If you don't have any use for a
3866 particular instance in that file, you can just instantiate it
3867 explicitly, using the syntax from the latest C++ working paper:
3868
3869 @example
3870 template class A<int>;
3871 template ostream& operator << (ostream&, const A<int>&);
3872 @end example
3873
3874 This strategy will work with code written for either model.  If you are
3875 using code written for the Cfront model, the file containing a class
3876 template and the file containing its member templates should be
3877 implemented in the same translation unit.
3878
3879 A slight variation on this approach is to instead use the flag
3880 @samp{-falt-external-templates}; this flag causes template
3881 instances to be emitted in the translation unit that implements the
3882 header where they are first instantiated, rather than the one which
3883 implements the file where the templates are defined.  This header must
3884 be the same in all translation units, or things are likely to break.
3885
3886 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
3887 more discussion of these pragmas.
3888 @end enumerate
3889
3890 @node Bound member functions
3891 @section Extracting the function pointer from a bound pointer to member function
3892
3893 @cindex pmf
3894 @cindex pointer to member function
3895 @cindex bound pointer to member function
3896
3897 In C++, pointer to member functions (PMFs) are implemented using a wide
3898 pointer of sorts to handle all the possible call mechanisms; the PMF
3899 needs to store information about how to adjust the @samp{this} pointer,
3900 and if the function pointed to is virtual, where to find the vtable, and
3901 where in the vtable to look for the member function.  If you are using
3902 PMFs in an inner loop, you should really reconsider that decision.  If
3903 that is not an option, you can extract the pointer to the function that
3904 would be called for a given object/PMF pair and call it directly inside
3905 the inner loop, to save a bit of time.
3906
3907 Note that you will still be paying the penalty for the call through a
3908 function pointer; on most modern architectures, such a call defeats the
3909 branch prediction features of the CPU.  This is also true of normal
3910 virtual function calls.
3911
3912 The syntax for this extension is
3913
3914 @example
3915 extern A a;
3916 extern int (A::*fp)();
3917 typedef int (*fptr)(A *);
3918
3919 fptr p = (fptr)(a.*fp);
3920 @end example
3921
3922 For PMF constants (i.e. expressions of the form @samp{&Klasse::Member}),
3923 no object is needed to obtain the address of the function. They can be
3924 converted to function pointers directly:
3925
3926 @example
3927 fptr p1 = (fptr)(&A::foo);
3928 @end example
3929
3930 You must specify @samp{-Wno-pmf-conversions} to use this extension.
3931