OSDN Git Service

In include:
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / extend.texi
1 @c Copyright (C) 1988,89,92,93,94,96,98,99,2000 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
4
5 @node C Extensions
6 @chapter Extensions to the C Language Family
7 @cindex extensions, C language
8 @cindex C language extensions
9
10 GNU C provides several language features not found in ANSI standard C.
11 (The @samp{-pedantic} option directs GNU CC to print a warning message if
12 any of these features is used.)  To test for the availability of these
13 features in conditional compilation, check for a predefined macro
14 @code{__GNUC__}, which is always defined under GNU CC.
15
16 These extensions are available in C and Objective C.  Most of them are
17 also available in C++.  @xref{C++ Extensions,,Extensions to the
18 C++ Language}, for extensions that apply @emph{only} to C++.
19
20 @c The only difference between the two versions of this menu is that the
21 @c version for clear INTERNALS has an extra node, "Constraints" (which
22 @c appears in a separate chapter in the other version of the manual).
23 @ifset INTERNALS
24 @menu
25 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
26 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
27 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
28 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
29 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
30 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
31 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
32 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
33 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
34 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
35 * Complex::             Data types for complex numbers.
36 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
37 * Zero Length::         Zero-length arrays.
38 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
39 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
40 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
41 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
42 * Initializers::        Non-constant initializers.
43 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
44                          or arrays as values.
45 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
46 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
47 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
48 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
49                          or that they can never return.
50 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
51 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
52 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
53 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
54 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
55 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
56 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
57 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
58 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
59                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
60 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
61 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
62 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
63 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
64 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
65                          function.
66 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
67 * Other Builtins::      Other built-in functions.
68 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
69 * Backwards Compatibility:: Compatibilities with earlier definitions of C++.
70 @end menu
71 @end ifset
72 @ifclear INTERNALS
73 @menu
74 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
75 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
76 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
77 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
78 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
79 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
80 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
81 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
82 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
83 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
84 * Complex::             Data types for complex numbers.
85 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
86 * Zero Length::         Zero-length arrays.
87 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
88 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
89 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
90 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
91 * Initializers::        Non-constant initializers.
92 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
93                          or arrays as values.
94 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
95 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
96 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
97 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
98                          or that they can never return.
99 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
100 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
101 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
102 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
103 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
104 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
105 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
106 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
107 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
108                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
109 * Constraints::         Constraints for asm operands
110 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
111 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
112 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
113 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
114 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
115                          function.
116 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
117 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
118 * Backwards Compatibility:: Compatibilities with earlier definitions of C++.
119 * Other Builtins::      Other built-in functions.
120 @end menu
121 @end ifclear
122
123 @node Statement Exprs
124 @section Statements and Declarations in Expressions
125 @cindex statements inside expressions
126 @cindex declarations inside expressions
127 @cindex expressions containing statements
128 @cindex macros, statements in expressions
129
130 @c the above section title wrapped and causes an underfull hbox.. i
131 @c changed it from "within" to "in". --mew 4feb93
132
133 A compound statement enclosed in parentheses may appear as an expression
134 in GNU C.  This allows you to use loops, switches, and local variables
135 within an expression.
136
137 Recall that a compound statement is a sequence of statements surrounded
138 by braces; in this construct, parentheses go around the braces.  For
139 example:
140
141 @example
142 (@{ int y = foo (); int z;
143    if (y > 0) z = y;
144    else z = - y;
145    z; @})
146 @end example
147
148 @noindent
149 is a valid (though slightly more complex than necessary) expression
150 for the absolute value of @code{foo ()}.
151
152 The last thing in the compound statement should be an expression
153 followed by a semicolon; the value of this subexpression serves as the
154 value of the entire construct.  (If you use some other kind of statement
155 last within the braces, the construct has type @code{void}, and thus
156 effectively no value.)
157
158 This feature is especially useful in making macro definitions ``safe'' (so
159 that they evaluate each operand exactly once).  For example, the
160 ``maximum'' function is commonly defined as a macro in standard C as
161 follows:
162
163 @example
164 #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
165 @end example
166
167 @noindent
168 @cindex side effects, macro argument
169 But this definition computes either @var{a} or @var{b} twice, with bad
170 results if the operand has side effects.  In GNU C, if you know the
171 type of the operands (here let's assume @code{int}), you can define
172 the macro safely as follows:
173
174 @example
175 #define maxint(a,b) \
176   (@{int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; @})
177 @end example
178
179 Embedded statements are not allowed in constant expressions, such as
180 the value of an enumeration constant, the width of a bit field, or
181 the initial value of a static variable.
182
183 If you don't know the type of the operand, you can still do this, but you
184 must use @code{typeof} (@pxref{Typeof}) or type naming (@pxref{Naming
185 Types}).
186
187 Statement expressions are not supported fully in G++, and their fate
188 there is unclear.  (It is possible that they will become fully supported
189 at some point, or that they will be deprecated, or that the bugs that
190 are present will continue to exist indefinitely.)  Presently, statement
191 expressions do not work well as default arguments. 
192
193 In addition, there are semantic issues with statement-expressions in
194 C++.  If you try to use statement-expressions instead of inline
195 functions in C++, you may be surprised at the way object destruction is
196 handled.  For example:
197
198 @example
199 #define foo(a)  (@{int b = (a); b + 3; @})
200 @end example
201
202 @noindent
203 does not work the same way as:
204
205 @example
206 inline int foo(int a) @{ int b = a; return b + 3; @}
207 @end example
208
209 @noindent
210 In particular, if the expression passed into @code{foo} involves the
211 creation of temporaries, the destructors for those temporaries will be
212 run earlier in the case of the macro than in the case of the function.
213
214 These considerations mean that it is probably a bad idea to use
215 statement-expressions of this form in header files that are designed to
216 work with C++.  (Note that some versions of the GNU C Library contained
217 header files using statement-expression that lead to precisely this
218 bug.)
219
220 @node Local Labels
221 @section Locally Declared Labels
222 @cindex local labels
223 @cindex macros, local labels
224
225 Each statement expression is a scope in which @dfn{local labels} can be
226 declared.  A local label is simply an identifier; you can jump to it
227 with an ordinary @code{goto} statement, but only from within the
228 statement expression it belongs to.
229
230 A local label declaration looks like this:
231
232 @example
233 __label__ @var{label};
234 @end example
235
236 @noindent
237 or
238
239 @example
240 __label__ @var{label1}, @var{label2}, @dots{};
241 @end example
242
243 Local label declarations must come at the beginning of the statement
244 expression, right after the @samp{(@{}, before any ordinary
245 declarations.
246
247 The label declaration defines the label @emph{name}, but does not define
248 the label itself.  You must do this in the usual way, with
249 @code{@var{label}:}, within the statements of the statement expression.
250
251 The local label feature is useful because statement expressions are
252 often used in macros.  If the macro contains nested loops, a @code{goto}
253 can be useful for breaking out of them.  However, an ordinary label
254 whose scope is the whole function cannot be used: if the macro can be
255 expanded several times in one function, the label will be multiply
256 defined in that function.  A local label avoids this problem.  For
257 example:
258
259 @example
260 #define SEARCH(array, target)                     \
261 (@{                                               \
262   __label__ found;                                \
263   typeof (target) _SEARCH_target = (target);      \
264   typeof (*(array)) *_SEARCH_array = (array);     \
265   int i, j;                                       \
266   int value;                                      \
267   for (i = 0; i < max; i++)                       \
268     for (j = 0; j < max; j++)                     \
269       if (_SEARCH_array[i][j] == _SEARCH_target)  \
270         @{ value = i; goto found; @}              \
271   value = -1;                                     \
272  found:                                           \
273   value;                                          \
274 @})
275 @end example
276
277 @node Labels as Values
278 @section Labels as Values
279 @cindex labels as values
280 @cindex computed gotos
281 @cindex goto with computed label
282 @cindex address of a label
283
284 You can get the address of a label defined in the current function
285 (or a containing function) with the unary operator @samp{&&}.  The
286 value has type @code{void *}.  This value is a constant and can be used
287 wherever a constant of that type is valid.  For example:
288
289 @example
290 void *ptr;
291 @dots{}
292 ptr = &&foo;
293 @end example
294
295 To use these values, you need to be able to jump to one.  This is done
296 with the computed goto statement@footnote{The analogous feature in
297 Fortran is called an assigned goto, but that name seems inappropriate in
298 C, where one can do more than simply store label addresses in label
299 variables.}, @code{goto *@var{exp};}.  For example,
300
301 @example
302 goto *ptr;
303 @end example
304
305 @noindent
306 Any expression of type @code{void *} is allowed.
307
308 One way of using these constants is in initializing a static array that
309 will serve as a jump table:
310
311 @example
312 static void *array[] = @{ &&foo, &&bar, &&hack @};
313 @end example
314
315 Then you can select a label with indexing, like this:
316
317 @example
318 goto *array[i];
319 @end example
320
321 @noindent
322 Note that this does not check whether the subscript is in bounds---array
323 indexing in C never does that.
324
325 Such an array of label values serves a purpose much like that of the
326 @code{switch} statement.  The @code{switch} statement is cleaner, so
327 use that rather than an array unless the problem does not fit a
328 @code{switch} statement very well.
329
330 Another use of label values is in an interpreter for threaded code.
331 The labels within the interpreter function can be stored in the
332 threaded code for super-fast dispatching.
333
334 You may not use this mechanism to jump to code in a different function. 
335 If you do that, totally unpredictable things will happen.  The best way to
336 avoid this is to store the label address only in automatic variables and
337 never pass it as an argument.
338
339 An alternate way to write the above example is
340
341 @example
342 static const int array[] = @{ &&foo - &&foo, &&bar - &&foo, &&hack - &&foo @};
343 goto *(&&foo + array[i]);
344 @end example
345
346 @noindent
347 This is more friendly to code living in shared libraries, as it reduces
348 the number of dynamic relocations that are needed, and by consequence,
349 allows the data to be read-only.
350
351 @node Nested Functions
352 @section Nested Functions
353 @cindex nested functions
354 @cindex downward funargs
355 @cindex thunks
356
357 A @dfn{nested function} is a function defined inside another function.
358 (Nested functions are not supported for GNU C++.)  The nested function's
359 name is local to the block where it is defined.  For example, here we
360 define a nested function named @code{square}, and call it twice:
361
362 @example
363 @group
364 foo (double a, double b)
365 @{
366   double square (double z) @{ return z * z; @}
367
368   return square (a) + square (b);
369 @}
370 @end group
371 @end example
372
373 The nested function can access all the variables of the containing
374 function that are visible at the point of its definition.  This is
375 called @dfn{lexical scoping}.  For example, here we show a nested
376 function which uses an inherited variable named @code{offset}:
377
378 @example
379 bar (int *array, int offset, int size)
380 @{
381   int access (int *array, int index)
382     @{ return array[index + offset]; @}
383   int i;
384   @dots{}
385   for (i = 0; i < size; i++)
386     @dots{} access (array, i) @dots{}
387 @}
388 @end example
389
390 Nested function definitions are permitted within functions in the places
391 where variable definitions are allowed; that is, in any block, before
392 the first statement in the block.
393
394 It is possible to call the nested function from outside the scope of its
395 name by storing its address or passing the address to another function:
396
397 @example
398 hack (int *array, int size)
399 @{
400   void store (int index, int value)
401     @{ array[index] = value; @}
402
403   intermediate (store, size);
404 @}
405 @end example
406
407 Here, the function @code{intermediate} receives the address of
408 @code{store} as an argument.  If @code{intermediate} calls @code{store},
409 the arguments given to @code{store} are used to store into @code{array}.
410 But this technique works only so long as the containing function
411 (@code{hack}, in this example) does not exit.
412
413 If you try to call the nested function through its address after the
414 containing function has exited, all hell will break loose.  If you try
415 to call it after a containing scope level has exited, and if it refers
416 to some of the variables that are no longer in scope, you may be lucky,
417 but it's not wise to take the risk.  If, however, the nested function
418 does not refer to anything that has gone out of scope, you should be
419 safe.
420
421 GNU CC implements taking the address of a nested function using a
422 technique called @dfn{trampolines}.   A paper describing them is
423 available as @samp{http://master.debian.org/~karlheg/Usenix88-lexic.pdf}.
424
425 A nested function can jump to a label inherited from a containing
426 function, provided the label was explicitly declared in the containing
427 function (@pxref{Local Labels}).  Such a jump returns instantly to the
428 containing function, exiting the nested function which did the
429 @code{goto} and any intermediate functions as well.  Here is an example:
430
431 @example
432 @group
433 bar (int *array, int offset, int size)
434 @{
435   __label__ failure;
436   int access (int *array, int index)
437     @{
438       if (index > size)
439         goto failure;
440       return array[index + offset];
441     @}
442   int i;
443   @dots{}
444   for (i = 0; i < size; i++)
445     @dots{} access (array, i) @dots{}
446   @dots{}
447   return 0;
448
449  /* @r{Control comes here from @code{access}
450     if it detects an error.}  */
451  failure:
452   return -1;
453 @}
454 @end group
455 @end example
456
457 A nested function always has internal linkage.  Declaring one with
458 @code{extern} is erroneous.  If you need to declare the nested function
459 before its definition, use @code{auto} (which is otherwise meaningless
460 for function declarations).
461
462 @example
463 bar (int *array, int offset, int size)
464 @{
465   __label__ failure;
466   auto int access (int *, int);
467   @dots{}
468   int access (int *array, int index)
469     @{
470       if (index > size)
471         goto failure;
472       return array[index + offset];
473     @}
474   @dots{}
475 @}
476 @end example
477
478 @node Constructing Calls
479 @section Constructing Function Calls
480 @cindex constructing calls
481 @cindex forwarding calls
482
483 Using the built-in functions described below, you can record
484 the arguments a function received, and call another function
485 with the same arguments, without knowing the number or types
486 of the arguments.
487
488 You can also record the return value of that function call,
489 and later return that value, without knowing what data type
490 the function tried to return (as long as your caller expects
491 that data type).
492
493 @table @code
494 @findex __builtin_apply_args
495 @item __builtin_apply_args ()
496 This built-in function returns a pointer of type @code{void *} to data
497 describing how to perform a call with the same arguments as were passed
498 to the current function.
499
500 The function saves the arg pointer register, structure value address,
501 and all registers that might be used to pass arguments to a function
502 into a block of memory allocated on the stack.  Then it returns the
503 address of that block.
504
505 @findex __builtin_apply
506 @item __builtin_apply (@var{function}, @var{arguments}, @var{size})
507 This built-in function invokes @var{function} (type @code{void (*)()})
508 with a copy of the parameters described by @var{arguments} (type
509 @code{void *}) and @var{size} (type @code{int}).
510
511 The value of @var{arguments} should be the value returned by
512 @code{__builtin_apply_args}.  The argument @var{size} specifies the size
513 of the stack argument data, in bytes.
514
515 This function returns a pointer of type @code{void *} to data describing
516 how to return whatever value was returned by @var{function}.  The data
517 is saved in a block of memory allocated on the stack.
518
519 It is not always simple to compute the proper value for @var{size}.  The
520 value is used by @code{__builtin_apply} to compute the amount of data
521 that should be pushed on the stack and copied from the incoming argument
522 area.
523
524 @findex __builtin_return
525 @item __builtin_return (@var{result})
526 This built-in function returns the value described by @var{result} from
527 the containing function.  You should specify, for @var{result}, a value
528 returned by @code{__builtin_apply}.
529 @end table
530
531 @node Naming Types
532 @section Naming an Expression's Type
533 @cindex naming types
534
535 You can give a name to the type of an expression using a @code{typedef}
536 declaration with an initializer.  Here is how to define @var{name} as a
537 type name for the type of @var{exp}:
538
539 @example
540 typedef @var{name} = @var{exp};
541 @end example
542
543 This is useful in conjunction with the statements-within-expressions
544 feature.  Here is how the two together can be used to define a safe
545 ``maximum'' macro that operates on any arithmetic type:
546
547 @example
548 #define max(a,b) \
549   (@{typedef _ta = (a), _tb = (b);  \
550     _ta _a = (a); _tb _b = (b);     \
551     _a > _b ? _a : _b; @})
552 @end example
553
554 @cindex underscores in variables in macros
555 @cindex @samp{_} in variables in macros
556 @cindex local variables in macros
557 @cindex variables, local, in macros
558 @cindex macros, local variables in
559
560 The reason for using names that start with underscores for the local
561 variables is to avoid conflicts with variable names that occur within the
562 expressions that are substituted for @code{a} and @code{b}.  Eventually we
563 hope to design a new form of declaration syntax that allows you to declare
564 variables whose scopes start only after their initializers; this will be a
565 more reliable way to prevent such conflicts.
566
567 @node Typeof
568 @section Referring to a Type with @code{typeof}
569 @findex typeof
570 @findex sizeof
571 @cindex macros, types of arguments
572
573 Another way to refer to the type of an expression is with @code{typeof}.
574 The syntax of using of this keyword looks like @code{sizeof}, but the
575 construct acts semantically like a type name defined with @code{typedef}.
576
577 There are two ways of writing the argument to @code{typeof}: with an
578 expression or with a type.  Here is an example with an expression:
579
580 @example
581 typeof (x[0](1))
582 @end example
583
584 @noindent
585 This assumes that @code{x} is an array of functions; the type described
586 is that of the values of the functions.
587
588 Here is an example with a typename as the argument:
589
590 @example
591 typeof (int *)
592 @end example
593
594 @noindent
595 Here the type described is that of pointers to @code{int}.
596
597 If you are writing a header file that must work when included in ANSI C
598 programs, write @code{__typeof__} instead of @code{typeof}.
599 @xref{Alternate Keywords}.
600
601 A @code{typeof}-construct can be used anywhere a typedef name could be
602 used.  For example, you can use it in a declaration, in a cast, or inside
603 of @code{sizeof} or @code{typeof}.
604
605 @itemize @bullet
606 @item
607 This declares @code{y} with the type of what @code{x} points to.
608
609 @example
610 typeof (*x) y;
611 @end example
612
613 @item
614 This declares @code{y} as an array of such values.
615
616 @example
617 typeof (*x) y[4];
618 @end example
619
620 @item
621 This declares @code{y} as an array of pointers to characters:
622
623 @example
624 typeof (typeof (char *)[4]) y;
625 @end example
626
627 @noindent
628 It is equivalent to the following traditional C declaration:
629
630 @example
631 char *y[4];
632 @end example
633
634 To see the meaning of the declaration using @code{typeof}, and why it
635 might be a useful way to write, let's rewrite it with these macros:
636
637 @example
638 #define pointer(T)  typeof(T *)
639 #define array(T, N) typeof(T [N])
640 @end example
641
642 @noindent
643 Now the declaration can be rewritten this way:
644
645 @example
646 array (pointer (char), 4) y;
647 @end example
648
649 @noindent
650 Thus, @code{array (pointer (char), 4)} is the type of arrays of 4
651 pointers to @code{char}.
652 @end itemize
653
654 @node Lvalues
655 @section Generalized Lvalues
656 @cindex compound expressions as lvalues
657 @cindex expressions, compound, as lvalues
658 @cindex conditional expressions as lvalues
659 @cindex expressions, conditional, as lvalues
660 @cindex casts as lvalues
661 @cindex generalized lvalues
662 @cindex lvalues, generalized
663 @cindex extensions, @code{?:}
664 @cindex @code{?:} extensions
665 Compound expressions, conditional expressions and casts are allowed as
666 lvalues provided their operands are lvalues.  This means that you can take
667 their addresses or store values into them.
668
669 Standard C++ allows compound expressions and conditional expressions as
670 lvalues, and permits casts to reference type, so use of this extension
671 is deprecated for C++ code.
672
673 For example, a compound expression can be assigned, provided the last
674 expression in the sequence is an lvalue.  These two expressions are
675 equivalent:
676
677 @example
678 (a, b) += 5
679 a, (b += 5)
680 @end example
681
682 Similarly, the address of the compound expression can be taken.  These two
683 expressions are equivalent:
684
685 @example
686 &(a, b)
687 a, &b
688 @end example
689
690 A conditional expression is a valid lvalue if its type is not void and the
691 true and false branches are both valid lvalues.  For example, these two
692 expressions are equivalent:
693
694 @example
695 (a ? b : c) = 5
696 (a ? b = 5 : (c = 5))
697 @end example
698
699 A cast is a valid lvalue if its operand is an lvalue.  A simple
700 assignment whose left-hand side is a cast works by converting the
701 right-hand side first to the specified type, then to the type of the
702 inner left-hand side expression.  After this is stored, the value is
703 converted back to the specified type to become the value of the
704 assignment.  Thus, if @code{a} has type @code{char *}, the following two
705 expressions are equivalent:
706
707 @example
708 (int)a = 5
709 (int)(a = (char *)(int)5)
710 @end example
711
712 An assignment-with-arithmetic operation such as @samp{+=} applied to a cast
713 performs the arithmetic using the type resulting from the cast, and then
714 continues as in the previous case.  Therefore, these two expressions are
715 equivalent:
716
717 @example
718 (int)a += 5
719 (int)(a = (char *)(int) ((int)a + 5))
720 @end example
721
722 You cannot take the address of an lvalue cast, because the use of its
723 address would not work out coherently.  Suppose that @code{&(int)f} were
724 permitted, where @code{f} has type @code{float}.  Then the following
725 statement would try to store an integer bit-pattern where a floating
726 point number belongs:
727
728 @example
729 *&(int)f = 1;
730 @end example
731
732 This is quite different from what @code{(int)f = 1} would do---that
733 would convert 1 to floating point and store it.  Rather than cause this
734 inconsistency, we think it is better to prohibit use of @samp{&} on a cast.
735
736 If you really do want an @code{int *} pointer with the address of
737 @code{f}, you can simply write @code{(int *)&f}.
738
739 @node Conditionals
740 @section Conditionals with Omitted Operands
741 @cindex conditional expressions, extensions
742 @cindex omitted middle-operands
743 @cindex middle-operands, omitted
744 @cindex extensions, @code{?:}
745 @cindex @code{?:} extensions
746
747 The middle operand in a conditional expression may be omitted.  Then
748 if the first operand is nonzero, its value is the value of the conditional
749 expression.
750
751 Therefore, the expression
752
753 @example
754 x ? : y
755 @end example
756
757 @noindent
758 has the value of @code{x} if that is nonzero; otherwise, the value of
759 @code{y}.
760
761 This example is perfectly equivalent to
762
763 @example
764 x ? x : y
765 @end example
766
767 @cindex side effect in ?:
768 @cindex ?: side effect
769 @noindent
770 In this simple case, the ability to omit the middle operand is not
771 especially useful.  When it becomes useful is when the first operand does,
772 or may (if it is a macro argument), contain a side effect.  Then repeating
773 the operand in the middle would perform the side effect twice.  Omitting
774 the middle operand uses the value already computed without the undesirable
775 effects of recomputing it.
776
777 @node Long Long
778 @section Double-Word Integers
779 @cindex @code{long long} data types
780 @cindex double-word arithmetic
781 @cindex multiprecision arithmetic
782
783 GNU C supports data types for integers that are twice as long as
784 @code{int}.  Simply write @code{long long int} for a signed integer, or
785 @code{unsigned long long int} for an unsigned integer.  To make an
786 integer constant of type @code{long long int}, add the suffix @code{LL}
787 to the integer.  To make an integer constant of type @code{unsigned long
788 long int}, add the suffix @code{ULL} to the integer.
789
790 You can use these types in arithmetic like any other integer types.
791 Addition, subtraction, and bitwise boolean operations on these types
792 are open-coded on all types of machines.  Multiplication is open-coded
793 if the machine supports fullword-to-doubleword a widening multiply
794 instruction.  Division and shifts are open-coded only on machines that
795 provide special support.  The operations that are not open-coded use
796 special library routines that come with GNU CC.
797
798 There may be pitfalls when you use @code{long long} types for function
799 arguments, unless you declare function prototypes.  If a function
800 expects type @code{int} for its argument, and you pass a value of type
801 @code{long long int}, confusion will result because the caller and the
802 subroutine will disagree about the number of bytes for the argument.
803 Likewise, if the function expects @code{long long int} and you pass
804 @code{int}.  The best way to avoid such problems is to use prototypes.
805
806 @node Complex
807 @section Complex Numbers
808 @cindex complex numbers
809
810 GNU C supports complex data types.  You can declare both complex integer
811 types and complex floating types, using the keyword @code{__complex__}.
812
813 For example, @samp{__complex__ double x;} declares @code{x} as a
814 variable whose real part and imaginary part are both of type
815 @code{double}.  @samp{__complex__ short int y;} declares @code{y} to
816 have real and imaginary parts of type @code{short int}; this is not
817 likely to be useful, but it shows that the set of complex types is
818 complete.
819
820 To write a constant with a complex data type, use the suffix @samp{i} or
821 @samp{j} (either one; they are equivalent).  For example, @code{2.5fi}
822 has type @code{__complex__ float} and @code{3i} has type
823 @code{__complex__ int}.  Such a constant always has a pure imaginary
824 value, but you can form any complex value you like by adding one to a
825 real constant.
826
827 To extract the real part of a complex-valued expression @var{exp}, write
828 @code{__real__ @var{exp}}.  Likewise, use @code{__imag__} to
829 extract the imaginary part.
830
831 The operator @samp{~} performs complex conjugation when used on a value
832 with a complex type.
833
834 GNU CC can allocate complex automatic variables in a noncontiguous
835 fashion; it's even possible for the real part to be in a register while
836 the imaginary part is on the stack (or vice-versa).  None of the
837 supported debugging info formats has a way to represent noncontiguous
838 allocation like this, so GNU CC describes a noncontiguous complex
839 variable as if it were two separate variables of noncomplex type.
840 If the variable's actual name is @code{foo}, the two fictitious
841 variables are named @code{foo$real} and @code{foo$imag}.  You can
842 examine and set these two fictitious variables with your debugger.
843
844 A future version of GDB will know how to recognize such pairs and treat
845 them as a single variable with a complex type.
846
847 @node Hex Floats
848 @section Hex Floats
849 @cindex hex floats
850
851 GNU CC recognizes floating-point numbers written not only in the usual
852 decimal notation, such as @code{1.55e1}, but also numbers such as
853 @code{0x1.fp3} written in hexadecimal format.  In that format the
854 @code{0x} hex introducer and the @code{p} or @code{P} exponent field are
855 mandatory.  The exponent is a decimal number that indicates the power of
856 2 by which the significand part will be multiplied.  Thus @code{0x1.f} is
857 1 15/16, @code{p3} multiplies it by 8, and the value of @code{0x1.fp3}
858 is the same as @code{1.55e1}.
859
860 Unlike for floating-point numbers in the decimal notation the exponent
861 is always required in the hexadecimal notation.  Otherwise the compiler
862 would not be able to resolve the ambiguity of, e.g., @code{0x1.f}.  This
863 could mean @code{1.0f} or @code{1.9375} since @code{f} is also the
864 extension for floating-point constants of type @code{float}.
865
866 @node Zero Length
867 @section Arrays of Length Zero
868 @cindex arrays of length zero
869 @cindex zero-length arrays
870 @cindex length-zero arrays
871
872 Zero-length arrays are allowed in GNU C.  They are very useful as the last
873 element of a structure which is really a header for a variable-length
874 object:
875
876 @example
877 struct line @{
878   int length;
879   char contents[0];
880 @};
881
882 @{
883   struct line *thisline = (struct line *)
884     malloc (sizeof (struct line) + this_length);
885   thisline->length = this_length;
886 @}
887 @end example
888
889 In standard C, you would have to give @code{contents} a length of 1, which
890 means either you waste space or complicate the argument to @code{malloc}.
891
892 @node Variable Length
893 @section Arrays of Variable Length
894 @cindex variable-length arrays
895 @cindex arrays of variable length
896
897 Variable-length automatic arrays are allowed in GNU C.  These arrays are
898 declared like any other automatic arrays, but with a length that is not
899 a constant expression.  The storage is allocated at the point of
900 declaration and deallocated when the brace-level is exited.  For
901 example:
902
903 @example
904 FILE *
905 concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)
906 @{
907   char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];
908   strcpy (str, s1);
909   strcat (str, s2);
910   return fopen (str, mode);
911 @}
912 @end example
913
914 @cindex scope of a variable length array
915 @cindex variable-length array scope
916 @cindex deallocating variable length arrays
917 Jumping or breaking out of the scope of the array name deallocates the
918 storage.  Jumping into the scope is not allowed; you get an error
919 message for it.
920
921 @cindex @code{alloca} vs variable-length arrays
922 You can use the function @code{alloca} to get an effect much like
923 variable-length arrays.  The function @code{alloca} is available in
924 many other C implementations (but not in all).  On the other hand,
925 variable-length arrays are more elegant.
926
927 There are other differences between these two methods.  Space allocated
928 with @code{alloca} exists until the containing @emph{function} returns.
929 The space for a variable-length array is deallocated as soon as the array
930 name's scope ends.  (If you use both variable-length arrays and
931 @code{alloca} in the same function, deallocation of a variable-length array
932 will also deallocate anything more recently allocated with @code{alloca}.)
933
934 You can also use variable-length arrays as arguments to functions:
935
936 @example
937 struct entry
938 tester (int len, char data[len][len])
939 @{
940   @dots{}
941 @}
942 @end example
943
944 The length of an array is computed once when the storage is allocated
945 and is remembered for the scope of the array in case you access it with
946 @code{sizeof}.
947
948 If you want to pass the array first and the length afterward, you can
949 use a forward declaration in the parameter list---another GNU extension.
950
951 @example
952 struct entry
953 tester (int len; char data[len][len], int len)
954 @{
955   @dots{}
956 @}
957 @end example
958
959 @cindex parameter forward declaration
960 The @samp{int len} before the semicolon is a @dfn{parameter forward
961 declaration}, and it serves the purpose of making the name @code{len}
962 known when the declaration of @code{data} is parsed.
963
964 You can write any number of such parameter forward declarations in the
965 parameter list.  They can be separated by commas or semicolons, but the
966 last one must end with a semicolon, which is followed by the ``real''
967 parameter declarations.  Each forward declaration must match a ``real''
968 declaration in parameter name and data type.
969
970 @node Macro Varargs
971 @section Macros with Variable Numbers of Arguments
972 @cindex variable number of arguments
973 @cindex macro with variable arguments
974 @cindex rest argument (in macro)
975
976 In GNU C, a macro can accept a variable number of arguments, much as a
977 function can.  The syntax for defining the macro looks much like that
978 used for a function.  Here is an example:
979
980 @example
981 #define eprintf(format, args...)  \
982  fprintf (stderr, format , ## args)
983 @end example
984
985 Here @code{args} is a @dfn{rest argument}: it takes in zero or more
986 arguments, as many as the call contains.  All of them plus the commas
987 between them form the value of @code{args}, which is substituted into
988 the macro body where @code{args} is used.  Thus, we have this expansion:
989
990 @example
991 eprintf ("%s:%d: ", input_file_name, line_number)
992 @expansion{}
993 fprintf (stderr, "%s:%d: " , input_file_name, line_number)
994 @end example
995
996 @noindent
997 Note that the comma after the string constant comes from the definition
998 of @code{eprintf}, whereas the last comma comes from the value of
999 @code{args}.
1000
1001 The reason for using @samp{##} is to handle the case when @code{args}
1002 matches no arguments at all.  In this case, @code{args} has an empty
1003 value.  In this case, the second comma in the definition becomes an
1004 embarrassment: if it got through to the expansion of the macro, we would
1005 get something like this:
1006
1007 @example
1008 fprintf (stderr, "success!\n" , )
1009 @end example
1010
1011 @noindent
1012 which is invalid C syntax.  @samp{##} gets rid of the comma, so we get
1013 the following instead:
1014
1015 @example
1016 fprintf (stderr, "success!\n")
1017 @end example
1018
1019 This is a special feature of the GNU C preprocessor: @samp{##} before a
1020 rest argument that is empty discards the preceding sequence of
1021 non-whitespace characters from the macro definition.  (If another macro
1022 argument precedes, none of it is discarded.)
1023
1024 It might be better to discard the last preprocessor token instead of the
1025 last preceding sequence of non-whitespace characters; in fact, we may
1026 someday change this feature to do so.  We advise you to write the macro
1027 definition so that the preceding sequence of non-whitespace characters
1028 is just a single token, so that the meaning will not change if we change
1029 the definition of this feature.
1030
1031 @node Subscripting
1032 @section Non-Lvalue Arrays May Have Subscripts
1033 @cindex subscripting
1034 @cindex arrays, non-lvalue
1035
1036 @cindex subscripting and function values
1037 Subscripting is allowed on arrays that are not lvalues, even though the
1038 unary @samp{&} operator is not.  For example, this is valid in GNU C though
1039 not valid in other C dialects:
1040
1041 @example
1042 @group
1043 struct foo @{int a[4];@};
1044
1045 struct foo f();
1046
1047 bar (int index)
1048 @{
1049   return f().a[index];
1050 @}
1051 @end group
1052 @end example
1053
1054 @node Pointer Arith
1055 @section Arithmetic on @code{void}- and Function-Pointers
1056 @cindex void pointers, arithmetic
1057 @cindex void, size of pointer to
1058 @cindex function pointers, arithmetic
1059 @cindex function, size of pointer to
1060
1061 In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to
1062 @code{void} and on pointers to functions.  This is done by treating the
1063 size of a @code{void} or of a function as 1.
1064
1065 A consequence of this is that @code{sizeof} is also allowed on @code{void}
1066 and on function types, and returns 1.
1067
1068 The option @samp{-Wpointer-arith} requests a warning if these extensions
1069 are used.
1070
1071 @node Initializers
1072 @section Non-Constant Initializers
1073 @cindex initializers, non-constant
1074 @cindex non-constant initializers
1075
1076 As in standard C++, the elements of an aggregate initializer for an
1077 automatic variable are not required to be constant expressions in GNU C.
1078 Here is an example of an initializer with run-time varying elements:
1079
1080 @example
1081 foo (float f, float g)
1082 @{
1083   float beat_freqs[2] = @{ f-g, f+g @};
1084   @dots{}
1085 @}
1086 @end example
1087
1088 @node Constructors
1089 @section Constructor Expressions
1090 @cindex constructor expressions
1091 @cindex initializations in expressions
1092 @cindex structures, constructor expression
1093 @cindex expressions, constructor
1094
1095 GNU C supports constructor expressions.  A constructor looks like
1096 a cast containing an initializer.  Its value is an object of the
1097 type specified in the cast, containing the elements specified in
1098 the initializer.
1099
1100 Usually, the specified type is a structure.  Assume that
1101 @code{struct foo} and @code{structure} are declared as shown:
1102
1103 @example
1104 struct foo @{int a; char b[2];@} structure;
1105 @end example
1106
1107 @noindent
1108 Here is an example of constructing a @code{struct foo} with a constructor:
1109
1110 @example
1111 structure = ((struct foo) @{x + y, 'a', 0@});
1112 @end example
1113
1114 @noindent
1115 This is equivalent to writing the following:
1116
1117 @example
1118 @{
1119   struct foo temp = @{x + y, 'a', 0@};
1120   structure = temp;
1121 @}
1122 @end example
1123
1124 You can also construct an array.  If all the elements of the constructor
1125 are (made up of) simple constant expressions, suitable for use in
1126 initializers, then the constructor is an lvalue and can be coerced to a
1127 pointer to its first element, as shown here:
1128
1129 @example
1130 char **foo = (char *[]) @{ "x", "y", "z" @};
1131 @end example
1132
1133 Array constructors whose elements are not simple constants are
1134 not very useful, because the constructor is not an lvalue.  There
1135 are only two valid ways to use it: to subscript it, or initialize
1136 an array variable with it.  The former is probably slower than a
1137 @code{switch} statement, while the latter does the same thing an
1138 ordinary C initializer would do.  Here is an example of
1139 subscripting an array constructor:
1140
1141 @example
1142 output = ((int[]) @{ 2, x, 28 @}) [input];
1143 @end example
1144
1145 Constructor expressions for scalar types and union types are is
1146 also allowed, but then the constructor expression is equivalent
1147 to a cast.
1148
1149 @node Labeled Elements
1150 @section Labeled Elements in Initializers
1151 @cindex initializers with labeled elements
1152 @cindex labeled elements in initializers
1153 @cindex case labels in initializers
1154
1155 Standard C requires the elements of an initializer to appear in a fixed
1156 order, the same as the order of the elements in the array or structure
1157 being initialized.
1158
1159 In GNU C you can give the elements in any order, specifying the array
1160 indices or structure field names they apply to.  This extension is not
1161 implemented in GNU C++.
1162
1163 To specify an array index, write @samp{[@var{index}]} or
1164 @samp{[@var{index}] =} before the element value.  For example,
1165
1166 @example
1167 int a[6] = @{ [4] 29, [2] = 15 @};
1168 @end example
1169
1170 @noindent
1171 is equivalent to
1172
1173 @example
1174 int a[6] = @{ 0, 0, 15, 0, 29, 0 @};
1175 @end example
1176
1177 @noindent
1178 The index values must be constant expressions, even if the array being
1179 initialized is automatic.
1180
1181 To initialize a range of elements to the same value, write
1182 @samp{[@var{first} ... @var{last}] = @var{value}}.  For example,
1183
1184 @example
1185 int widths[] = @{ [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 @};
1186 @end example
1187
1188 @noindent
1189 Note that the length of the array is the highest value specified
1190 plus one.
1191
1192 In a structure initializer, specify the name of a field to initialize
1193 with @samp{@var{fieldname}:} before the element value.  For example,
1194 given the following structure,
1195
1196 @example
1197 struct point @{ int x, y; @};
1198 @end example
1199
1200 @noindent
1201 the following initialization
1202
1203 @example
1204 struct point p = @{ y: yvalue, x: xvalue @};
1205 @end example
1206
1207 @noindent
1208 is equivalent to
1209
1210 @example
1211 struct point p = @{ xvalue, yvalue @};
1212 @end example
1213
1214 Another syntax which has the same meaning is @samp{.@var{fieldname} =}.,
1215 as shown here:
1216
1217 @example
1218 struct point p = @{ .y = yvalue, .x = xvalue @};
1219 @end example
1220
1221 You can also use an element label (with either the colon syntax or the
1222 period-equal syntax) when initializing a union, to specify which element
1223 of the union should be used.  For example,
1224
1225 @example
1226 union foo @{ int i; double d; @};
1227
1228 union foo f = @{ d: 4 @};
1229 @end example
1230
1231 @noindent
1232 will convert 4 to a @code{double} to store it in the union using
1233 the second element.  By contrast, casting 4 to type @code{union foo}
1234 would store it into the union as the integer @code{i}, since it is
1235 an integer.  (@xref{Cast to Union}.)
1236
1237 You can combine this technique of naming elements with ordinary C
1238 initialization of successive elements.  Each initializer element that
1239 does not have a label applies to the next consecutive element of the
1240 array or structure.  For example,
1241
1242 @example
1243 int a[6] = @{ [1] = v1, v2, [4] = v4 @};
1244 @end example
1245
1246 @noindent
1247 is equivalent to
1248
1249 @example
1250 int a[6] = @{ 0, v1, v2, 0, v4, 0 @};
1251 @end example
1252
1253 Labeling the elements of an array initializer is especially useful
1254 when the indices are characters or belong to an @code{enum} type.
1255 For example:
1256
1257 @example
1258 int whitespace[256]
1259   = @{ [' '] = 1, ['\t'] = 1, ['\h'] = 1,
1260       ['\f'] = 1, ['\n'] = 1, ['\r'] = 1 @};
1261 @end example
1262
1263 @node Case Ranges
1264 @section Case Ranges
1265 @cindex case ranges
1266 @cindex ranges in case statements
1267
1268 You can specify a range of consecutive values in a single @code{case} label,
1269 like this:
1270
1271 @example
1272 case @var{low} ... @var{high}:
1273 @end example
1274
1275 @noindent
1276 This has the same effect as the proper number of individual @code{case}
1277 labels, one for each integer value from @var{low} to @var{high}, inclusive.
1278
1279 This feature is especially useful for ranges of ASCII character codes:
1280
1281 @example
1282 case 'A' ... 'Z':
1283 @end example
1284
1285 @strong{Be careful:} Write spaces around the @code{...}, for otherwise
1286 it may be parsed wrong when you use it with integer values.  For example,
1287 write this:
1288
1289 @example
1290 case 1 ... 5:
1291 @end example
1292
1293 @noindent
1294 rather than this:
1295
1296 @example
1297 case 1...5:
1298 @end example
1299
1300 @node Cast to Union
1301 @section Cast to a Union Type
1302 @cindex cast to a union
1303 @cindex union, casting to a
1304
1305 A cast to union type is similar to other casts, except that the type
1306 specified is a union type.  You can specify the type either with
1307 @code{union @var{tag}} or with a typedef name.  A cast to union is actually
1308 a constructor though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like
1309 normal casts.  (@xref{Constructors}.)
1310
1311 The types that may be cast to the union type are those of the members
1312 of the union.  Thus, given the following union and variables:
1313
1314 @example
1315 union foo @{ int i; double d; @};
1316 int x;
1317 double y;
1318 @end example
1319
1320 @noindent
1321 both @code{x} and @code{y} can be cast to type @code{union} foo.
1322
1323 Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable of
1324 union type is equivalent to storing in a member of the union:
1325
1326 @example
1327 union foo u;
1328 @dots{}
1329 u = (union foo) x  @equiv{}  u.i = x
1330 u = (union foo) y  @equiv{}  u.d = y
1331 @end example
1332
1333 You can also use the union cast as a function argument:
1334
1335 @example
1336 void hack (union foo);
1337 @dots{}
1338 hack ((union foo) x);
1339 @end example
1340
1341 @node Function Attributes
1342 @section Declaring Attributes of Functions
1343 @cindex function attributes
1344 @cindex declaring attributes of functions
1345 @cindex functions that never return
1346 @cindex functions that have no side effects
1347 @cindex functions in arbitrary sections
1348 @cindex functions that behave like malloc
1349 @cindex @code{volatile} applied to function
1350 @cindex @code{const} applied to function
1351 @cindex functions with @code{printf}, @code{scanf} or @code{strftime} style arguments
1352 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1353 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1354 @cindex functions that do not pop the argument stack on the 386
1355
1356 In GNU C, you declare certain things about functions called in your program
1357 which help the compiler optimize function calls and check your code more
1358 carefully.
1359
1360 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1361 attributes when making a declaration.  This keyword is followed by an
1362 attribute specification inside double parentheses.  Ten attributes,
1363 @code{noreturn}, @code{const}, @code{format},
1364 @code{no_instrument_function}, @code{section}, @code{constructor},
1365 @code{destructor}, @code{unused}, @code{weak} and @code{malloc} are
1366 currently defined for functions.  Other attributes, including
1367 @code{section} are supported for variables declarations (@pxref{Variable
1368 Attributes}) and for types (@pxref{Type Attributes}).
1369
1370 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1371 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1372 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1373 you may use @code{__noreturn__} instead of @code{noreturn}.
1374
1375 @table @code
1376 @cindex @code{noreturn} function attribute
1377 @item noreturn
1378 A few standard library functions, such as @code{abort} and @code{exit},
1379 cannot return.  GNU CC knows this automatically.  Some programs define
1380 their own functions that never return.  You can declare them
1381 @code{noreturn} to tell the compiler this fact.  For example,
1382
1383 @smallexample
1384 void fatal () __attribute__ ((noreturn));
1385
1386 void
1387 fatal (@dots{})
1388 @{
1389   @dots{} /* @r{Print error message.} */ @dots{}
1390   exit (1);
1391 @}
1392 @end smallexample
1393
1394 The @code{noreturn} keyword tells the compiler to assume that
1395 @code{fatal} cannot return.  It can then optimize without regard to what
1396 would happen if @code{fatal} ever did return.  This makes slightly
1397 better code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
1398 uninitialized variables.
1399
1400 Do not assume that registers saved by the calling function are
1401 restored before calling the @code{noreturn} function.
1402
1403 It does not make sense for a @code{noreturn} function to have a return
1404 type other than @code{void}.
1405
1406 The attribute @code{noreturn} is not implemented in GNU C versions
1407 earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function does
1408 not return, which works in the current version and in some older
1409 versions, is as follows:
1410
1411 @smallexample
1412 typedef void voidfn ();
1413
1414 volatile voidfn fatal;
1415 @end smallexample
1416
1417 @cindex @code{pure} function attribute
1418 @item pure
1419 Many functions have no effects except the return value and their
1420 return value depends only on the parameters and/or global variables.
1421 Such a function can be subject
1422 to common subexpression elimination and loop optimization just as an
1423 arithmetic operator would be.  These functions should be declared
1424 with the attribute @code{pure}.  For example,
1425
1426 @smallexample
1427 int square (int) __attribute__ ((pure));
1428 @end smallexample
1429
1430 @noindent
1431 says that the hypothetical function @code{square} is safe to call
1432 fewer times than the program says.
1433
1434 Some of common examples of pure functions are @code{strlen} or @code{memcmp}.
1435 Interesting non-pure functions are functions with infinite loops or those
1436 depending on volatile memory or other system resource, that may change between
1437 two consecutive calls (such as @code{feof} in a multithreading environment).
1438
1439 The attribute @code{pure} is not implemented in GNU C versions earlier
1440 than 2.96.
1441 @cindex @code{const} function attribute
1442 @item const
1443 Many functions do not examine any values except their arguments, and
1444 have no effects except the return value.  Basically this is just slightly
1445 more strict class than the "pure" attribute above, since function is not
1446 allowed to read global memory.
1447
1448 @cindex pointer arguments
1449 Note that a function that has pointer arguments and examines the data
1450 pointed to must @emph{not} be declared @code{const}.  Likewise, a
1451 function that calls a non-@code{const} function usually must not be
1452 @code{const}.  It does not make sense for a @code{const} function to
1453 return @code{void}.
1454
1455 The attribute @code{const} is not implemented in GNU C versions earlier
1456 than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no side
1457 effects, which works in the current version and in some older versions,
1458 is as follows:
1459
1460 @smallexample
1461 typedef int intfn ();
1462
1463 extern const intfn square;
1464 @end smallexample
1465
1466 This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the language
1467 specifies that the @samp{const} must be attached to the return value.
1468
1469
1470 @item format (@var{archetype}, @var{string-index}, @var{first-to-check})
1471 @cindex @code{format} function attribute
1472 The @code{format} attribute specifies that a function takes @code{printf},
1473 @code{scanf}, or @code{strftime} style arguments which should be type-checked
1474 against a format string.  For example, the declaration:
1475
1476 @smallexample
1477 extern int
1478 my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
1479       __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
1480 @end smallexample
1481
1482 @noindent
1483 causes the compiler to check the arguments in calls to @code{my_printf}
1484 for consistency with the @code{printf} style format string argument
1485 @code{my_format}.
1486
1487 The parameter @var{archetype} determines how the format string is
1488 interpreted, and should be either @code{printf}, @code{scanf}, or
1489 @code{strftime}.  The
1490 parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1491 string argument (starting from 1), while @var{first-to-check} is the
1492 number of the first argument to check against the format string.  For
1493 functions where the arguments are not available to be checked (such as
1494 @code{vprintf}), specify the third parameter as zero.  In this case the
1495 compiler only checks the format string for consistency.
1496
1497 In the example above, the format string (@code{my_format}) is the second
1498 argument of the function @code{my_print}, and the arguments to check
1499 start with the third argument, so the correct parameters for the format
1500 attribute are 2 and 3.
1501
1502 The @code{format} attribute allows you to identify your own functions
1503 which take format strings as arguments, so that GNU CC can check the
1504 calls to these functions for errors.  The compiler always checks formats
1505 for the ANSI library functions @code{printf}, @code{fprintf},
1506 @code{sprintf}, @code{scanf}, @code{fscanf}, @code{sscanf}, @code{strftime},
1507 @code{vprintf}, @code{vfprintf} and @code{vsprintf} whenever such
1508 warnings are requested (using @samp{-Wformat}), so there is no need to
1509 modify the header file @file{stdio.h}.
1510
1511 @item format_arg (@var{string-index})
1512 @cindex @code{format_arg} function attribute
1513 The @code{format_arg} attribute specifies that a function takes
1514 @code{printf} or @code{scanf} style arguments, modifies it (for example,
1515 to translate it into another language), and passes it to a @code{printf}
1516 or @code{scanf} style function.  For example, the declaration:
1517
1518 @smallexample
1519 extern char *
1520 my_dgettext (char *my_domain, const char *my_format)
1521       __attribute__ ((format_arg (2)));
1522 @end smallexample
1523
1524 @noindent
1525 causes the compiler to check the arguments in calls to
1526 @code{my_dgettext} whose result is passed to a @code{printf},
1527 @code{scanf}, or @code{strftime} type function for consistency with the
1528 @code{printf} style format string argument @code{my_format}.
1529
1530 The parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1531 string argument (starting from 1).
1532
1533 The @code{format-arg} attribute allows you to identify your own
1534 functions which modify format strings, so that GNU CC can check the
1535 calls to @code{printf}, @code{scanf}, or @code{strftime} function whose
1536 operands are a call to one of your own function.  The compiler always
1537 treats @code{gettext}, @code{dgettext}, and @code{dcgettext} in this
1538 manner.
1539
1540 @item no_instrument_function
1541 @cindex @code{no_instrument_function} function attribute
1542 If @samp{-finstrument-functions} is given, profiling function calls will
1543 be generated at entry and exit of most user-compiled functions.
1544 Functions with this attribute will not be so instrumented.
1545
1546 @item section ("section-name")
1547 @cindex @code{section} function attribute
1548 Normally, the compiler places the code it generates in the @code{text} section.
1549 Sometimes, however, you need additional sections, or you need certain
1550 particular functions to appear in special sections.  The @code{section}
1551 attribute specifies that a function lives in a particular section.
1552 For example, the declaration:
1553
1554 @smallexample
1555 extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));
1556 @end smallexample
1557
1558 @noindent
1559 puts the function @code{foobar} in the @code{bar} section.
1560
1561 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
1562 attribute is not available on all platforms.
1563 If you need to map the entire contents of a module to a particular
1564 section, consider using the facilities of the linker instead.
1565
1566 @item constructor
1567 @itemx destructor
1568 @cindex @code{constructor} function attribute
1569 @cindex @code{destructor} function attribute
1570 The @code{constructor} attribute causes the function to be called
1571 automatically before execution enters @code{main ()}.  Similarly, the
1572 @code{destructor} attribute causes the function to be called
1573 automatically after @code{main ()} has completed or @code{exit ()} has
1574 been called.  Functions with these attributes are useful for
1575 initializing data that will be used implicitly during the execution of
1576 the program.
1577
1578 These attributes are not currently implemented for Objective C.
1579
1580 @item unused
1581 This attribute, attached to a function, means that the function is meant
1582 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
1583 function.  GNU C++ does not currently support this attribute as
1584 definitions without parameters are valid in C++.
1585
1586 @item weak
1587 @cindex @code{weak} attribute
1588 The @code{weak} attribute causes the declaration to be emitted as a weak
1589 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining
1590 library functions which can be overridden in user code, though it can
1591 also be used with non-function declarations.  Weak symbols are supported
1592 for ELF targets, and also for a.out targets when using the GNU assembler
1593 and linker.
1594
1595 @item malloc
1596 @cindex @code{malloc} attribute
1597 The @code{malloc} attribute is used to tell the compiler that a function
1598 may be treated as if it were the malloc function.  The compiler assumes
1599 that calls to malloc result in a pointers that cannot alias anything.
1600 This will often improve optimization.
1601
1602 @item alias ("target")
1603 @cindex @code{alias} attribute
1604 The @code{alias} attribute causes the declaration to be emitted as an
1605 alias for another symbol, which must be specified.  For instance,
1606
1607 @smallexample
1608 void __f () @{ /* do something */; @}
1609 void f () __attribute__ ((weak, alias ("__f")));
1610 @end smallexample
1611
1612 declares @samp{f} to be a weak alias for @samp{__f}.  In C++, the
1613 mangled name for the target must be used.
1614
1615 Not all target machines support this attribute.
1616
1617 @item no_check_memory_usage
1618 @cindex @code{no_check_memory_usage} function attribute
1619 The @code{no_check_memory_usage} attribute causes GNU CC to omit checks
1620 of memory references when it generates code for that function.  Normally
1621 if you specify @samp{-fcheck-memory-usage} (see @pxref{Code Gen
1622 Options}), GNU CC generates calls to support routines before most memory
1623 accesses to permit support code to record usage and detect uses of
1624 uninitialized or unallocated storage.  Since GNU CC cannot handle
1625 @code{asm} statements properly they are not allowed in such functions.
1626 If you declare a function with this attribute, GNU CC will not generate
1627 memory checking code for that function, permitting the use of @code{asm}
1628 statements without having to compile that function with different
1629 options.  This also allows you to write support routines of your own if
1630 you wish, without getting infinite recursion if they get compiled with
1631 @code{-fcheck-memory-usage}.
1632
1633 @item regparm (@var{number})
1634 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1635 On the Intel 386, the @code{regparm} attribute causes the compiler to
1636 pass up to @var{number} integer arguments in registers @var{EAX},
1637 @var{EDX}, and @var{ECX} instead of on the stack.  Functions that take a
1638 variable number of arguments will continue to be passed all of their
1639 arguments on the stack.
1640
1641 @item stdcall
1642 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1643 On the Intel 386, the @code{stdcall} attribute causes the compiler to
1644 assume that the called function will pop off the stack space used to
1645 pass arguments, unless it takes a variable number of arguments.
1646
1647 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{stdcall}
1648 attribute.
1649
1650 @item cdecl
1651 @cindex functions that do pop the argument stack on the 386
1652 On the Intel 386, the @code{cdecl} attribute causes the compiler to
1653 assume that the calling function will pop off the stack space used to
1654 pass arguments.  This is
1655 useful to override the effects of the @samp{-mrtd} switch.
1656
1657 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{cdecl}
1658 attribute.
1659
1660 @item longcall
1661 @cindex functions called via pointer on the RS/6000 and PowerPC
1662 On the RS/6000 and PowerPC, the @code{longcall} attribute causes the
1663 compiler to always call the function via a pointer, so that functions
1664 which reside further than 64 megabytes (67,108,864 bytes) from the
1665 current location can be called.
1666
1667 @item long_call/short_call
1668 @cindex indirect calls on ARM
1669 This attribute allows to specify how to call a particular function on
1670 ARM.  Both attributes override the @code{-mlong-calls} (@pxref{ARM Options})
1671 command line switch and @code{#pragma long_calls} settings.  The
1672 @code{long_call} attribute causes the compiler to always call the
1673 function by first loading its address into a register and then using the
1674 contents of that register.   The @code{short_call} attribute always places
1675 the offset to the function from the call site into the @samp{BL}
1676 instruction directly.
1677
1678 @item dllimport
1679 @cindex functions which are imported from a dll on PowerPC Windows NT
1680 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllimport} attribute causes
1681 the compiler to call the function via a global pointer to the function
1682 pointer that is set up by the Windows NT dll library.  The pointer name
1683 is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1684
1685 @item dllexport
1686 @cindex functions which are exported from a dll on PowerPC Windows NT
1687 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllexport} attribute causes
1688 the compiler to provide a global pointer to the function pointer, so
1689 that it can be called with the @code{dllimport} attribute.  The pointer
1690 name is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1691
1692 @item exception (@var{except-func} [, @var{except-arg}])
1693 @cindex functions which specify exception handling on PowerPC Windows NT
1694 On the PowerPC running Windows NT, the @code{exception} attribute causes
1695 the compiler to modify the structured exception table entry it emits for
1696 the declared function.  The string or identifier @var{except-func} is
1697 placed in the third entry of the structured exception table.  It
1698 represents a function, which is called by the exception handling
1699 mechanism if an exception occurs.  If it was specified, the string or
1700 identifier @var{except-arg} is placed in the fourth entry of the
1701 structured exception table.
1702
1703 @item function_vector
1704 @cindex calling functions through the function vector on the H8/300 processors
1705 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1706 function should be called through the function vector.  Calling a
1707 function through the function vector will reduce code size, however;
1708 the function vector has a limited size (maximum 128 entries on the H8/300
1709 and 64 entries on the H8/300H) and shares space with the interrupt vector.
1710
1711 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1712 this option to work correctly.
1713
1714 @item interrupt_handler
1715 @cindex interrupt handler functions on the H8/300 processors
1716 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1717 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1718 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1719 attribute is present.
1720
1721 @item eightbit_data
1722 @cindex eight bit data on the H8/300 and H8/300H
1723 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1724 variable should be placed into the eight bit data section.
1725 The compiler will generate more efficient code for certain operations
1726 on data in the eight bit data area.  Note the eight bit data area is limited to
1727 256 bytes of data.
1728
1729 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1730 this option to work correctly.
1731
1732 @item tiny_data
1733 @cindex tiny data section on the H8/300H
1734 Use this option on the H8/300H to indicate that the specified
1735 variable should be placed into the tiny data section.
1736 The compiler will generate more efficient code for loads and stores
1737 on data in the tiny data section.  Note the tiny data area is limited to
1738 slightly under 32kbytes of data.
1739
1740 @item interrupt
1741 @cindex interrupt handlers on the M32R/D
1742 Use this option on the M32R/D to indicate that the specified
1743 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1744 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1745 attribute is present.
1746
1747 Interrupt handler functions on the AVR processors
1748 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1749 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1750 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1751 attribute is present. Interrupts will be enabled inside function.
1752
1753 @item signal
1754 @cindex signal handler functions on the AVR processors
1755 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1756 function is an signal handler.  The compiler will generate function
1757 entry and exit sequences suitable for use in an signal handler when this
1758 attribute is present. Interrupts will be disabled inside function.
1759
1760 @item naked
1761 @cindex function without a prologue/epilogue code on the AVR processors
1762 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1763 function don't have a prologue/epilogue.  The compiler don't generate
1764 function entry and exit sequences.
1765
1766 @item model (@var{model-name})
1767 @cindex function addressability on the M32R/D
1768 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object,
1769 and the code generated for a function.
1770 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
1771 or @code{large}, representing each of the code models.
1772
1773 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
1774 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction), and are
1775 callable with the @code{bl} instruction.
1776
1777 Medium model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1778 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1779 and are callable with the @code{bl} instruction.
1780
1781 Large model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1782 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1783 and may not be reachable with the @code{bl} instruction (the compiler will
1784 generate the much slower @code{seth/add3/jl} instruction sequence).
1785
1786 @end table
1787
1788 You can specify multiple attributes in a declaration by separating them
1789 by commas within the double parentheses or by immediately following an
1790 attribute declaration with another attribute declaration.
1791
1792 @cindex @code{#pragma}, reason for not using
1793 @cindex pragma, reason for not using
1794 Some people object to the @code{__attribute__} feature, suggesting that ANSI C's
1795 @code{#pragma} should be used instead.  There are two reasons for not
1796 doing this.
1797
1798 @enumerate
1799 @item
1800 It is impossible to generate @code{#pragma} commands from a macro.
1801
1802 @item
1803 There is no telling what the same @code{#pragma} might mean in another
1804 compiler.
1805 @end enumerate
1806
1807 These two reasons apply to almost any application that might be proposed
1808 for @code{#pragma}.  It is basically a mistake to use @code{#pragma} for
1809 @emph{anything}.
1810
1811 @node Function Prototypes
1812 @section Prototypes and Old-Style Function Definitions
1813 @cindex function prototype declarations
1814 @cindex old-style function definitions
1815 @cindex promotion of formal parameters
1816
1817 GNU C extends ANSI C to allow a function prototype to override a later
1818 old-style non-prototype definition.  Consider the following example:
1819
1820 @example
1821 /* @r{Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.}  */
1822 #ifdef __STDC__
1823 #define P(x) x
1824 #else
1825 #define P(x) ()
1826 #endif
1827
1828 /* @r{Prototype function declaration.}  */
1829 int isroot P((uid_t));
1830
1831 /* @r{Old-style function definition.}  */
1832 int
1833 isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
1834      uid_t x;
1835 @{
1836   return x == 0;
1837 @}
1838 @end example
1839
1840 Suppose the type @code{uid_t} happens to be @code{short}.  ANSI C does
1841 not allow this example, because subword arguments in old-style
1842 non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
1843 function definition's argument is really an @code{int}, which does not
1844 match the prototype argument type of @code{short}.
1845
1846 This restriction of ANSI C makes it hard to write code that is portable
1847 to traditional C compilers, because the programmer does not know
1848 whether the @code{uid_t} type is @code{short}, @code{int}, or
1849 @code{long}.  Therefore, in cases like these GNU C allows a prototype
1850 to override a later old-style definition.  More precisely, in GNU C, a
1851 function prototype argument type overrides the argument type specified
1852 by a later old-style definition if the former type is the same as the
1853 latter type before promotion.  Thus in GNU C the above example is
1854 equivalent to the following:
1855
1856 @example
1857 int isroot (uid_t);
1858
1859 int
1860 isroot (uid_t x)
1861 @{
1862   return x == 0;
1863 @}
1864 @end example
1865
1866 GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
1867 extension is irrelevant.
1868
1869 @node C++ Comments
1870 @section C++ Style Comments
1871 @cindex //
1872 @cindex C++ comments
1873 @cindex comments, C++ style
1874
1875 In GNU C, you may use C++ style comments, which start with @samp{//} and
1876 continue until the end of the line.  Many other C implementations allow
1877 such comments, and they are likely to be in a future C standard.
1878 However, C++ style comments are not recognized if you specify
1879 @w{@samp{-ansi}} or @w{@samp{-traditional}}, since they are incompatible
1880 with traditional constructs like @code{dividend//*comment*/divisor}.
1881
1882 @node Dollar Signs
1883 @section Dollar Signs in Identifier Names
1884 @cindex $
1885 @cindex dollar signs in identifier names
1886 @cindex identifier names, dollar signs in
1887
1888 In GNU C, you may normally use dollar signs in identifier names.
1889 This is because many traditional C implementations allow such identifiers.
1890 However, dollar signs in identifiers are not supported on a few target
1891 machines, typically because the target assembler does not allow them.
1892
1893 @node Character Escapes
1894 @section The Character @key{ESC} in Constants
1895
1896 You can use the sequence @samp{\e} in a string or character constant to
1897 stand for the ASCII character @key{ESC}.
1898
1899 @node Alignment
1900 @section Inquiring on Alignment of Types or Variables
1901 @cindex alignment
1902 @cindex type alignment
1903 @cindex variable alignment
1904
1905 The keyword @code{__alignof__} allows you to inquire about how an object
1906 is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
1907 syntax is just like @code{sizeof}.
1908
1909 For example, if the target machine requires a @code{double} value to be
1910 aligned on an 8-byte boundary, then @code{__alignof__ (double)} is 8.
1911 This is true on many RISC machines.  On more traditional machine
1912 designs, @code{__alignof__ (double)} is 4 or even 2.
1913
1914 Some machines never actually require alignment; they allow reference to any
1915 data type even at an odd addresses.  For these machines, @code{__alignof__}
1916 reports the @emph{recommended} alignment of a type.
1917
1918 When the operand of @code{__alignof__} is an lvalue rather than a type, the
1919 value is the largest alignment that the lvalue is known to have.  It may
1920 have this alignment as a result of its data type, or because it is part of
1921 a structure and inherits alignment from that structure.  For example, after
1922 this declaration:
1923
1924 @example
1925 struct foo @{ int x; char y; @} foo1;
1926 @end example
1927
1928 @noindent
1929 the value of @code{__alignof__ (foo1.y)} is probably 2 or 4, the same as
1930 @code{__alignof__ (int)}, even though the data type of @code{foo1.y}
1931 does not itself demand any alignment.@refill
1932
1933 It is an error to ask for the alignment of an incomplete type.
1934
1935 A related feature which lets you specify the alignment of an object is
1936 @code{__attribute__ ((aligned (@var{alignment})))}; see the following
1937 section.
1938
1939 @node Variable Attributes
1940 @section Specifying Attributes of Variables
1941 @cindex attribute of variables
1942 @cindex variable attributes
1943
1944 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1945 attributes of variables or structure fields.  This keyword is followed
1946 by an attribute specification inside double parentheses.  Eight
1947 attributes are currently defined for variables: @code{aligned},
1948 @code{mode}, @code{nocommon}, @code{packed}, @code{section},
1949 @code{transparent_union}, @code{unused}, and @code{weak}.  Other
1950 attributes are available for functions (@pxref{Function Attributes}) and
1951 for types (@pxref{Type Attributes}).
1952
1953 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1954 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1955 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1956 you may use @code{__aligned__} instead of @code{aligned}.
1957
1958 @table @code
1959 @cindex @code{aligned} attribute
1960 @item aligned (@var{alignment})
1961 This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
1962 structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
1963
1964 @smallexample
1965 int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
1966 @end smallexample
1967
1968 @noindent
1969 causes the compiler to allocate the global variable @code{x} on a
1970 16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction with
1971 an @code{asm} expression to access the @code{move16} instruction which
1972 requires 16-byte aligned operands.
1973
1974 You can also specify the alignment of structure fields.  For example, to
1975 create a double-word aligned @code{int} pair, you could write:
1976
1977 @smallexample
1978 struct foo @{ int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); @};
1979 @end smallexample
1980
1981 @noindent
1982 This is an alternative to creating a union with a @code{double} member
1983 that forces the union to be double-word aligned.
1984
1985 It is not possible to specify the alignment of functions; the alignment
1986 of functions is determined by the machine's requirements and cannot be
1987 changed.  You cannot specify alignment for a typedef name because such a
1988 name is just an alias, not a distinct type.
1989
1990 As in the preceding examples, you can explicitly specify the alignment
1991 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given variable or
1992 structure field.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
1993 and just ask the compiler to align a variable or field to the maximum
1994 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
1995 example, you could write:
1996
1997 @smallexample
1998 short array[3] __attribute__ ((aligned));
1999 @end smallexample
2000
2001 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned} attribute
2002 specification, the compiler automatically sets the alignment for the declared
2003 variable or field to the largest alignment which is ever used for any data
2004 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often make
2005 copy operations more efficient, because the compiler can use whatever
2006 instructions copy the biggest chunks of memory when performing copies to
2007 or from the variables or fields that you have aligned this way.
2008
2009 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2010 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2011
2012 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2013 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2014 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2015 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2016 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2017 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2018 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2019 alignment.  See your linker documentation for further information.
2020
2021 @item mode (@var{mode})
2022 @cindex @code{mode} attribute
2023 This attribute specifies the data type for the declaration---whichever
2024 type corresponds to the mode @var{mode}.  This in effect lets you
2025 request an integer or floating point type according to its width.
2026
2027 You may also specify a mode of @samp{byte} or @samp{__byte__} to
2028 indicate the mode corresponding to a one-byte integer, @samp{word} or
2029 @samp{__word__} for the mode of a one-word integer, and @samp{pointer}
2030 or @samp{__pointer__} for the mode used to represent pointers.
2031
2032 @item nocommon
2033 @cindex @code{nocommon} attribute
2034 This attribute specifies requests GNU CC not to place a variable
2035 ``common'' but instead to allocate space for it directly.  If you
2036 specify the @samp{-fno-common} flag, GNU CC will do this for all
2037 variables.
2038
2039 Specifying the @code{nocommon} attribute for a variable provides an
2040 initialization of zeros.  A variable may only be initialized in one
2041 source file.
2042
2043 @item packed
2044 @cindex @code{packed} attribute
2045 The @code{packed} attribute specifies that a variable or structure field
2046 should have the smallest possible alignment---one byte for a variable,
2047 and one bit for a field, unless you specify a larger value with the
2048 @code{aligned} attribute.
2049
2050 Here is a structure in which the field @code{x} is packed, so that it
2051 immediately follows @code{a}:
2052
2053 @example
2054 struct foo
2055 @{
2056   char a;
2057   int x[2] __attribute__ ((packed));
2058 @};
2059 @end example
2060
2061 @item section ("section-name")
2062 @cindex @code{section} variable attribute
2063 Normally, the compiler places the objects it generates in sections like
2064 @code{data} and @code{bss}.  Sometimes, however, you need additional sections,
2065 or you need certain particular variables to appear in special sections,
2066 for example to map to special hardware.  The @code{section}
2067 attribute specifies that a variable (or function) lives in a particular
2068 section.  For example, this small program uses several specific section names:
2069
2070 @smallexample
2071 struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = @{ 0 @};
2072 struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = @{ 0 @};
2073 char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = @{ 0 @};
2074 int init_data __attribute__ ((section ("INITDATA"))) = 0;
2075
2076 main()
2077 @{
2078   /* Initialize stack pointer */
2079   init_sp (stack + sizeof (stack));
2080
2081   /* Initialize initialized data */
2082   memcpy (&init_data, &data, &edata - &data);
2083
2084   /* Turn on the serial ports */
2085   init_duart (&a);
2086   init_duart (&b);
2087 @}
2088 @end smallexample
2089
2090 @noindent
2091 Use the @code{section} attribute with an @emph{initialized} definition
2092 of a @emph{global} variable, as shown in the example.  GNU CC issues
2093 a warning and otherwise ignores the @code{section} attribute in
2094 uninitialized variable declarations.
2095
2096 You may only use the @code{section} attribute with a fully initialized
2097 global definition because of the way linkers work.  The linker requires
2098 each object be defined once, with the exception that uninitialized
2099 variables tentatively go in the @code{common} (or @code{bss}) section
2100 and can be multiply "defined".  You can force a variable to be
2101 initialized with the @samp{-fno-common} flag or the @code{nocommon}
2102 attribute.
2103
2104 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2105 attribute is not available on all platforms.
2106 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2107 section, consider using the facilities of the linker instead.
2108
2109 @item shared
2110 @cindex @code{shared} variable attribute
2111 On Windows NT, in addition to putting variable definitions in a named 
2112 section, the section can also be shared among all running copies of an 
2113 executable or DLL. For example, this small program defines shared data 
2114 by putting it in a named section "shared" and marking the section 
2115 shareable:
2116
2117 @smallexample
2118 int foo __attribute__((section ("shared"), shared)) = 0;
2119
2120 int
2121 main()
2122 @{
2123   /* Read and write foo. All running copies see the same value. */
2124   return 0;
2125 @}
2126 @end smallexample
2127
2128 @noindent
2129 You may only use the @code{shared} attribute along with @code{section}
2130 attribute with a fully initialized global definition because of the way 
2131 linkers work.  See @code{section} attribute for more information.
2132
2133 The @code{shared} attribute is only available on Windows NT.
2134
2135 @item transparent_union
2136 This attribute, attached to a function parameter which is a union, means
2137 that the corresponding argument may have the type of any union member,
2138 but the argument is passed as if its type were that of the first union
2139 member.  For more details see @xref{Type Attributes}.  You can also use
2140 this attribute on a @code{typedef} for a union data type; then it
2141 applies to all function parameters with that type.
2142
2143 @item unused
2144 This attribute, attached to a variable, means that the variable is meant
2145 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
2146 variable.
2147
2148 @item weak
2149 The @code{weak} attribute is described in @xref{Function Attributes}.
2150
2151 @item model (@var{model-name})
2152 @cindex variable addressability on the M32R/D
2153 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object.
2154 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
2155 or @code{large}, representing each of the code models.
2156
2157 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
2158 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction).
2159
2160 Medium and large model objects may live anywhere in the 32 bit address space
2161 (the compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their
2162 addresses).
2163
2164 @end table
2165
2166 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2167 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2168 packed))}.
2169
2170 @node Type Attributes
2171 @section Specifying Attributes of Types
2172 @cindex attribute of types
2173 @cindex type attributes
2174
2175 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
2176 attributes of @code{struct} and @code{union} types when you define such
2177 types.  This keyword is followed by an attribute specification inside
2178 double parentheses.  Three attributes are currently defined for types:
2179 @code{aligned}, @code{packed}, and @code{transparent_union}.  Other
2180 attributes are defined for functions (@pxref{Function Attributes}) and
2181 for variables (@pxref{Variable Attributes}).
2182
2183 You may also specify any one of these attributes with @samp{__}
2184 preceding and following its keyword.  This allows you to use these
2185 attributes in header files without being concerned about a possible
2186 macro of the same name.  For example, you may use @code{__aligned__}
2187 instead of @code{aligned}.
2188
2189 You may specify the @code{aligned} and @code{transparent_union}
2190 attributes either in a @code{typedef} declaration or just past the
2191 closing curly brace of a complete enum, struct or union type
2192 @emph{definition} and the @code{packed} attribute only past the closing
2193 brace of a definition.
2194
2195 You may also specify attributes between the enum, struct or union
2196 tag and the name of the type rather than after the closing brace.
2197
2198 @table @code
2199 @cindex @code{aligned} attribute
2200 @item aligned (@var{alignment})
2201 This attribute specifies a minimum alignment (in bytes) for variables
2202 of the specified type.  For example, the declarations:
2203
2204 @smallexample
2205 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned (8)));
2206 typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));
2207 @end smallexample
2208
2209 @noindent
2210 force the compiler to insure (as far as it can) that each variable whose
2211 type is @code{struct S} or @code{more_aligned_int} will be allocated and
2212 aligned @emph{at least} on a 8-byte boundary.  On a Sparc, having all
2213 variables of type @code{struct S} aligned to 8-byte boundaries allows
2214 the compiler to use the @code{ldd} and @code{std} (doubleword load and
2215 store) instructions when copying one variable of type @code{struct S} to
2216 another, thus improving run-time efficiency.
2217
2218 Note that the alignment of any given @code{struct} or @code{union} type
2219 is required by the ANSI C standard to be at least a perfect multiple of
2220 the lowest common multiple of the alignments of all of the members of
2221 the @code{struct} or @code{union} in question.  This means that you @emph{can}
2222 effectively adjust the alignment of a @code{struct} or @code{union}
2223 type by attaching an @code{aligned} attribute to any one of the members
2224 of such a type, but the notation illustrated in the example above is a
2225 more obvious, intuitive, and readable way to request the compiler to
2226 adjust the alignment of an entire @code{struct} or @code{union} type.
2227
2228 As in the preceding example, you can explicitly specify the alignment
2229 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given @code{struct}
2230 or @code{union} type.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
2231 and just ask the compiler to align a type to the maximum
2232 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
2233 example, you could write:
2234
2235 @smallexample
2236 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned));
2237 @end smallexample
2238
2239 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned}
2240 attribute specification, the compiler automatically sets the alignment
2241 for the type to the largest alignment which is ever used for any data
2242 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often
2243 make copy operations more efficient, because the compiler can use
2244 whatever instructions copy the biggest chunks of memory when performing
2245 copies to or from the variables which have types that you have aligned
2246 this way.
2247
2248 In the example above, if the size of each @code{short} is 2 bytes, then
2249 the size of the entire @code{struct S} type is 6 bytes.  The smallest
2250 power of two which is greater than or equal to that is 8, so the
2251 compiler sets the alignment for the entire @code{struct S} type to 8
2252 bytes.
2253
2254 Note that although you can ask the compiler to select a time-efficient
2255 alignment for a given type and then declare only individual stand-alone
2256 objects of that type, the compiler's ability to select a time-efficient
2257 alignment is primarily useful only when you plan to create arrays of
2258 variables having the relevant (efficiently aligned) type.  If you
2259 declare or use arrays of variables of an efficiently-aligned type, then
2260 it is likely that your program will also be doing pointer arithmetic (or
2261 subscripting, which amounts to the same thing) on pointers to the
2262 relevant type, and the code that the compiler generates for these
2263 pointer arithmetic operations will often be more efficient for
2264 efficiently-aligned types than for other types.
2265
2266 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2267 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2268
2269 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2270 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2271 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2272 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2273 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2274 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2275 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2276 alignment.  See your linker documentation for further information.
2277
2278 @item packed
2279 This attribute, attached to an @code{enum}, @code{struct}, or
2280 @code{union} type definition, specified that the minimum required memory
2281 be used to represent the type.
2282
2283 Specifying this attribute for @code{struct} and @code{union} types is
2284 equivalent to specifying the @code{packed} attribute on each of the
2285 structure or union members.  Specifying the @samp{-fshort-enums}
2286 flag on the line is equivalent to specifying the @code{packed}
2287 attribute on all @code{enum} definitions.
2288
2289 You may only specify this attribute after a closing curly brace on an
2290 @code{enum} definition, not in a @code{typedef} declaration, unless that
2291 declaration also contains the definition of the @code{enum}.
2292
2293 @item transparent_union
2294 This attribute, attached to a @code{union} type definition, indicates
2295 that any function parameter having that union type causes calls to that
2296 function to be treated in a special way.
2297
2298 First, the argument corresponding to a transparent union type can be of
2299 any type in the union; no cast is required.  Also, if the union contains
2300 a pointer type, the corresponding argument can be a null pointer
2301 constant or a void pointer expression; and if the union contains a void
2302 pointer type, the corresponding argument can be any pointer expression.
2303 If the union member type is a pointer, qualifiers like @code{const} on
2304 the referenced type must be respected, just as with normal pointer
2305 conversions.
2306
2307 Second, the argument is passed to the function using the calling
2308 conventions of first member of the transparent union, not the calling
2309 conventions of the union itself.  All members of the union must have the
2310 same machine representation; this is necessary for this argument passing
2311 to work properly.
2312
2313 Transparent unions are designed for library functions that have multiple
2314 interfaces for compatibility reasons.  For example, suppose the
2315 @code{wait} function must accept either a value of type @code{int *} to
2316 comply with Posix, or a value of type @code{union wait *} to comply with
2317 the 4.1BSD interface.  If @code{wait}'s parameter were @code{void *},
2318 @code{wait} would accept both kinds of arguments, but it would also
2319 accept any other pointer type and this would make argument type checking
2320 less useful.  Instead, @code{<sys/wait.h>} might define the interface
2321 as follows:
2322
2323 @smallexample
2324 typedef union
2325   @{
2326     int *__ip;
2327     union wait *__up;
2328   @} wait_status_ptr_t __attribute__ ((__transparent_union__));
2329
2330 pid_t wait (wait_status_ptr_t);
2331 @end smallexample
2332
2333 This interface allows either @code{int *} or @code{union wait *}
2334 arguments to be passed, using the @code{int *} calling convention.
2335 The program can call @code{wait} with arguments of either type:
2336
2337 @example
2338 int w1 () @{ int w; return wait (&w); @}
2339 int w2 () @{ union wait w; return wait (&w); @}
2340 @end example
2341
2342 With this interface, @code{wait}'s implementation might look like this:
2343
2344 @example
2345 pid_t wait (wait_status_ptr_t p)
2346 @{
2347   return waitpid (-1, p.__ip, 0);
2348 @}
2349 @end example
2350
2351 @item unused
2352 When attached to a type (including a @code{union} or a @code{struct}),
2353 this attribute means that variables of that type are meant to appear
2354 possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for any variables of
2355 that type, even if the variable appears to do nothing.  This is often
2356 the case with lock or thread classes, which are usually defined and then
2357 not referenced, but contain constructors and destructors that have
2358 nontrivial bookkeeping functions.
2359
2360 @end table
2361
2362 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2363 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2364 packed))}.
2365
2366 @node Inline
2367 @section An Inline Function is As Fast As a Macro
2368 @cindex inline functions
2369 @cindex integrating function code
2370 @cindex open coding
2371 @cindex macros, inline alternative
2372
2373 By declaring a function @code{inline}, you can direct GNU CC to
2374 integrate that function's code into the code for its callers.  This
2375 makes execution faster by eliminating the function-call overhead; in
2376 addition, if any of the actual argument values are constant, their known
2377 values may permit simplifications at compile time so that not all of the
2378 inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
2379 less predictable; object code may be larger or smaller with function
2380 inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
2381 optimization and it really ``works'' only in optimizing compilation.  If
2382 you don't use @samp{-O}, no function is really inline.
2383
2384 To declare a function inline, use the @code{inline} keyword in its
2385 declaration, like this:
2386
2387 @example
2388 inline int
2389 inc (int *a)
2390 @{
2391   (*a)++;
2392 @}
2393 @end example
2394
2395 (If you are writing a header file to be included in ANSI C programs, write
2396 @code{__inline__} instead of @code{inline}.  @xref{Alternate Keywords}.)
2397 You can also make all ``simple enough'' functions inline with the option
2398 @samp{-finline-functions}. 
2399
2400 Note that certain usages in a function definition can make it unsuitable
2401 for inline substitution.  Among these usages are: use of varargs, use of
2402 alloca, use of variable sized data types (@pxref{Variable Length}),
2403 use of computed goto (@pxref{Labels as Values}), use of nonlocal goto,
2404 and nested functions (@pxref{Nested Functions}).  Using @samp{-Winline}
2405 will warn when a function marked @code{inline} could not be substituted,
2406 and will give the reason for the failure.
2407
2408 Note that in C and Objective C, unlike C++, the @code{inline} keyword
2409 does not affect the linkage of the function.
2410
2411 @cindex automatic @code{inline} for C++ member fns
2412 @cindex @code{inline} automatic for C++ member fns
2413 @cindex member fns, automatically @code{inline}
2414 @cindex C++ member fns, automatically @code{inline}
2415 GNU CC automatically inlines member functions defined within the class
2416 body of C++ programs even if they are not explicitly declared
2417 @code{inline}.  (You can override this with @samp{-fno-default-inline};
2418 @pxref{C++ Dialect Options,,Options Controlling C++ Dialect}.)
2419
2420 @cindex inline functions, omission of
2421 When a function is both inline and @code{static}, if all calls to the
2422 function are integrated into the caller, and the function's address is
2423 never used, then the function's own assembler code is never referenced.
2424 In this case, GNU CC does not actually output assembler code for the
2425 function, unless you specify the option @samp{-fkeep-inline-functions}.
2426 Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
2427 calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
2428 neither can recursive calls within the definition).  If there is a
2429 nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
2430 usual.  The function must also be compiled as usual if the program
2431 refers to its address, because that can't be inlined.
2432
2433 @cindex non-static inline function
2434 When an inline function is not @code{static}, then the compiler must assume
2435 that there may be calls from other source files; since a global symbol can
2436 be defined only once in any program, the function must not be defined in
2437 the other source files, so the calls therein cannot be integrated.
2438 Therefore, a non-@code{static} inline function is always compiled on its
2439 own in the usual fashion.
2440
2441 If you specify both @code{inline} and @code{extern} in the function
2442 definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
2443 is the function compiled on its own, not even if you refer to its
2444 address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
2445 if you had only declared the function, and had not defined it.
2446
2447 This combination of @code{inline} and @code{extern} has almost the
2448 effect of a macro.  The way to use it is to put a function definition in
2449 a header file with these keywords, and put another copy of the
2450 definition (lacking @code{inline} and @code{extern}) in a library file.
2451 The definition in the header file will cause most calls to the function
2452 to be inlined.  If any uses of the function remain, they will refer to
2453 the single copy in the library.
2454
2455 GNU C does not inline any functions when not optimizing.  It is not
2456 clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
2457 that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
2458 did the easy thing, and turned it off.
2459
2460 @node Extended Asm
2461 @section Assembler Instructions with C Expression Operands
2462 @cindex extended @code{asm}
2463 @cindex @code{asm} expressions
2464 @cindex assembler instructions
2465 @cindex registers
2466
2467 In an assembler instruction using @code{asm}, you can specify the
2468 operands of the instruction using C expressions.  This means you need not
2469 guess which registers or memory locations will contain the data you want
2470 to use.
2471
2472 You must specify an assembler instruction template much like what
2473 appears in a machine description, plus an operand constraint string for
2474 each operand.
2475
2476 For example, here is how to use the 68881's @code{fsinx} instruction:
2477
2478 @example
2479 asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
2480 @end example
2481
2482 @noindent
2483 Here @code{angle} is the C expression for the input operand while
2484 @code{result} is that of the output operand.  Each has @samp{"f"} as its
2485 operand constraint, saying that a floating point register is required.
2486 The @samp{=} in @samp{=f} indicates that the operand is an output; all
2487 output operands' constraints must use @samp{=}.  The constraints use the
2488 same language used in the machine description (@pxref{Constraints}).
2489
2490 Each operand is described by an operand-constraint string followed by
2491 the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
2492 template from the first output operand and another separates the last
2493 output operand from the first input, if any.  Commas separate the
2494 operands within each group.  The total number of operands is limited to
2495 ten or to the maximum number of operands in any instruction pattern in
2496 the machine description, whichever is greater.
2497
2498 If there are no output operands but there are input operands, you must
2499 place two consecutive colons surrounding the place where the output
2500 operands would go.
2501
2502 Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check this.
2503 The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot check
2504 whether the operands have data types that are reasonable for the
2505 instruction being executed.  It does not parse the assembler instruction
2506 template and does not know what it means or even whether it is valid
2507 assembler input.  The extended @code{asm} feature is most often used for
2508 machine instructions the compiler itself does not know exist.  If
2509 the output expression cannot be directly addressed (for example, it is a
2510 bit field), your constraint must allow a register.  In that case, GNU CC
2511 will use the register as the output of the @code{asm}, and then store
2512 that register into the output.
2513
2514 The ordinary output operands must be write-only; GNU CC will assume that
2515 the values in these operands before the instruction are dead and need
2516 not be generated.  Extended asm supports input-output or read-write
2517 operands.  Use the constraint character @samp{+} to indicate such an
2518 operand and list it with the output operands.
2519
2520 When the constraints for the read-write operand (or the operand in which
2521 only some of the bits are to be changed) allows a register, you may, as
2522 an alternative, logically split its function into two separate operands,
2523 one input operand and one write-only output operand.  The connection
2524 between them is expressed by constraints which say they need to be in
2525 the same location when the instruction executes.  You can use the same C
2526 expression for both operands, or different expressions.  For example,
2527 here we write the (fictitious) @samp{combine} instruction with
2528 @code{bar} as its read-only source operand and @code{foo} as its
2529 read-write destination:
2530
2531 @example
2532 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
2533 @end example
2534
2535 @noindent
2536 The constraint @samp{"0"} for operand 1 says that it must occupy the
2537 same location as operand 0.  A digit in constraint is allowed only in an
2538 input operand and it must refer to an output operand.
2539
2540 Only a digit in the constraint can guarantee that one operand will be in
2541 the same place as another.  The mere fact that @code{foo} is the value
2542 of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
2543 same place in the generated assembler code.  The following would not
2544 work reliably:
2545
2546 @example
2547 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
2548 @end example
2549
2550 Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to be in
2551 different registers; GNU CC knows no reason not to do so.  For example, the
2552 compiler might find a copy of the value of @code{foo} in one register and
2553 use it for operand 1, but generate the output operand 0 in a different
2554 register (copying it afterward to @code{foo}'s own address).  Of course,
2555 since the register for operand 1 is not even mentioned in the assembler
2556 code, the result will not work, but GNU CC can't tell that.
2557
2558 Some instructions clobber specific hard registers.  To describe this,
2559 write a third colon after the input operands, followed by the names of
2560 the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a realistic
2561 example for the VAX:
2562
2563 @example
2564 asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
2565               : /* no outputs */
2566               : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
2567               : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
2568 @end example
2569
2570 You may not write a clobber description in a way that overlaps with an
2571 input or output operand.  For example, you may not have an operand
2572 describing a register class with one member if you mention that register
2573 in the clobber list.  There is no way for you to specify that an input
2574 operand is modified without also specifying it as an output
2575 operand.  Note that if all the output operands you specify are for this
2576 purpose (and hence unused), you will then also need to specify
2577 @code{volatile} for the @code{asm} construct, as described below, to
2578 prevent GNU CC from deleting the @code{asm} statement as unused.
2579
2580 If you refer to a particular hardware register from the assembler code,
2581 you will probably have to list the register after the third colon to
2582 tell the compiler the register's value is modified.  In some assemblers,
2583 the register names begin with @samp{%}; to produce one @samp{%} in the
2584 assembler code, you must write @samp{%%} in the input.
2585
2586 If your assembler instruction can alter the condition code register, add
2587 @samp{cc} to the list of clobbered registers.  GNU CC on some machines
2588 represents the condition codes as a specific hardware register;
2589 @samp{cc} serves to name this register.  On other machines, the
2590 condition code is handled differently, and specifying @samp{cc} has no
2591 effect.  But it is valid no matter what the machine.
2592
2593 If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
2594 fashion, add @samp{memory} to the list of clobbered registers.  This
2595 will cause GNU CC to not keep memory values cached in registers across
2596 the assembler instruction.  You will also want to add the
2597 @code{volatile} keyword if the memory affected is not listed in the
2598 inputs or outputs of the @code{asm}, as the @samp{memory} clobber does
2599 not count as a side-effect of the @code{asm}.
2600
2601 You can put multiple assembler instructions together in a single
2602 @code{asm} template, separated either with newlines (written as
2603 @samp{\n}) or with semicolons if the assembler allows such semicolons.
2604 The GNU assembler allows semicolons and most Unix assemblers seem to do
2605 so.  The input operands are guaranteed not to use any of the clobbered
2606 registers, and neither will the output operands' addresses, so you can
2607 read and write the clobbered registers as many times as you like.  Here
2608 is an example of multiple instructions in a template; it assumes the
2609 subroutine @code{_foo} accepts arguments in registers 9 and 10:
2610
2611 @example
2612 asm ("movl %0,r9;movl %1,r10;call _foo"
2613      : /* no outputs */
2614      : "g" (from), "g" (to)
2615      : "r9", "r10");
2616 @end example
2617
2618 Unless an output operand has the @samp{&} constraint modifier, GNU CC
2619 may allocate it in the same register as an unrelated input operand, on
2620 the assumption the inputs are consumed before the outputs are produced.
2621 This assumption may be false if the assembler code actually consists of
2622 more than one instruction.  In such a case, use @samp{&} for each output
2623 operand that may not overlap an input.  @xref{Modifiers}.
2624
2625 If you want to test the condition code produced by an assembler
2626 instruction, you must include a branch and a label in the @code{asm}
2627 construct, as follows:
2628
2629 @example
2630 asm ("clr %0;frob %1;beq 0f;mov #1,%0;0:"
2631      : "g" (result)
2632      : "g" (input));
2633 @end example
2634
2635 @noindent
2636 This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
2637 and most Unix assemblers do.
2638
2639 Speaking of labels, jumps from one @code{asm} to another are not
2640 supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps, and
2641 therefore they cannot take account of them when deciding how to
2642 optimize.
2643
2644 @cindex macros containing @code{asm}
2645 Usually the most convenient way to use these @code{asm} instructions is to
2646 encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
2647
2648 @example
2649 #define sin(x)       \
2650 (@{ double __value, __arg = (x);   \
2651    asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
2652    __value; @})
2653 @end example
2654
2655 @noindent
2656 Here the variable @code{__arg} is used to make sure that the instruction
2657 operates on a proper @code{double} value, and to accept only those
2658 arguments @code{x} which can convert automatically to a @code{double}.
2659
2660 Another way to make sure the instruction operates on the correct data
2661 type is to use a cast in the @code{asm}.  This is different from using a
2662 variable @code{__arg} in that it converts more different types.  For
2663 example, if the desired type were @code{int}, casting the argument to
2664 @code{int} would accept a pointer with no complaint, while assigning the
2665 argument to an @code{int} variable named @code{__arg} would warn about
2666 using a pointer unless the caller explicitly casts it.
2667
2668 If an @code{asm} has output operands, GNU CC assumes for optimization
2669 purposes the instruction has no side effects except to change the output
2670 operands.  This does not mean instructions with a side effect cannot be
2671 used, but you must be careful, because the compiler may eliminate them
2672 if the output operands aren't used, or move them out of loops, or
2673 replace two with one if they constitute a common subexpression.  Also,
2674 if your instruction does have a side effect on a variable that otherwise
2675 appears not to change, the old value of the variable may be reused later
2676 if it happens to be found in a register.
2677
2678 You can prevent an @code{asm} instruction from being deleted, moved
2679 significantly, or combined, by writing the keyword @code{volatile} after
2680 the @code{asm}.  For example:
2681
2682 @example
2683 #define get_and_set_priority(new)  \
2684 (@{ int __old; \
2685    asm volatile ("get_and_set_priority %0, %1": "=g" (__old) : "g" (new)); \
2686    __old; @})
2687 @end example
2688
2689 @noindent
2690 If you write an @code{asm} instruction with no outputs, GNU CC will know
2691 the instruction has side-effects and will not delete the instruction or
2692 move it outside of loops.  If the side-effects of your instruction are
2693 not purely external, but will affect variables in your program in ways
2694 other than reading the inputs and clobbering the specified registers or
2695 memory, you should write the @code{volatile} keyword to prevent future
2696 versions of GNU CC from moving the instruction around within a core
2697 region.
2698
2699 An @code{asm} instruction without any operands or clobbers (and ``old
2700 style'' @code{asm}) will not be deleted or moved significantly,
2701 regardless, unless it is unreachable, the same wasy as if you had
2702 written a @code{volatile} keyword.
2703
2704 Note that even a volatile @code{asm} instruction can be moved in ways
2705 that appear insignificant to the compiler, such as across jump
2706 instructions.  You can't expect a sequence of volatile @code{asm}
2707 instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
2708 output, use a single @code{asm}.
2709
2710 It is a natural idea to look for a way to give access to the condition
2711 code left by the assembler instruction.  However, when we attempted to
2712 implement this, we found no way to make it work reliably.  The problem
2713 is that output operands might need reloading, which would result in
2714 additional following ``store'' instructions.  On most machines, these
2715 instructions would alter the condition code before there was time to
2716 test it.  This problem doesn't arise for ordinary ``test'' and
2717 ``compare'' instructions because they don't have any output operands.
2718
2719 For reasons similar to those described above, it is not possible to give
2720 an assembler instruction access to the condition code left by previous
2721 instructions.
2722
2723 If you are writing a header file that should be includable in ANSI C
2724 programs, write @code{__asm__} instead of @code{asm}.  @xref{Alternate
2725 Keywords}.
2726
2727 @subsection i386 floating point asm operands
2728
2729 There are several rules on the usage of stack-like regs in
2730 asm_operands insns.  These rules apply only to the operands that are
2731 stack-like regs:
2732
2733 @enumerate
2734 @item
2735 Given a set of input regs that die in an asm_operands, it is
2736 necessary to know which are implicitly popped by the asm, and
2737 which must be explicitly popped by gcc.
2738
2739 An input reg that is implicitly popped by the asm must be
2740 explicitly clobbered, unless it is constrained to match an
2741 output operand.
2742
2743 @item
2744 For any input reg that is implicitly popped by an asm, it is
2745 necessary to know how to adjust the stack to compensate for the pop.
2746 If any non-popped input is closer to the top of the reg-stack than
2747 the implicitly popped reg, it would not be possible to know what the
2748 stack looked like --- it's not clear how the rest of the stack ``slides
2749 up''.
2750
2751 All implicitly popped input regs must be closer to the top of
2752 the reg-stack than any input that is not implicitly popped.
2753
2754 It is possible that if an input dies in an insn, reload might
2755 use the input reg for an output reload.  Consider this example:
2756
2757 @example
2758 asm ("foo" : "=t" (a) : "f" (b));
2759 @end example
2760
2761 This asm says that input B is not popped by the asm, and that
2762 the asm pushes a result onto the reg-stack, ie, the stack is one
2763 deeper after the asm than it was before.  But, it is possible that
2764 reload will think that it can use the same reg for both the input and
2765 the output, if input B dies in this insn.
2766
2767 If any input operand uses the @code{f} constraint, all output reg
2768 constraints must use the @code{&} earlyclobber.
2769
2770 The asm above would be written as
2771
2772 @example
2773 asm ("foo" : "=&t" (a) : "f" (b));
2774 @end example
2775
2776 @item
2777 Some operands need to be in particular places on the stack.  All
2778 output operands fall in this category --- there is no other way to
2779 know which regs the outputs appear in unless the user indicates
2780 this in the constraints.
2781
2782 Output operands must specifically indicate which reg an output
2783 appears in after an asm.  @code{=f} is not allowed: the operand
2784 constraints must select a class with a single reg.
2785
2786 @item
2787 Output operands may not be ``inserted'' between existing stack regs.
2788 Since no 387 opcode uses a read/write operand, all output operands
2789 are dead before the asm_operands, and are pushed by the asm_operands.
2790 It makes no sense to push anywhere but the top of the reg-stack.
2791
2792 Output operands must start at the top of the reg-stack: output
2793 operands may not ``skip'' a reg.
2794
2795 @item
2796 Some asm statements may need extra stack space for internal
2797 calculations.  This can be guaranteed by clobbering stack registers
2798 unrelated to the inputs and outputs.
2799
2800 @end enumerate
2801
2802 Here are a couple of reasonable asms to want to write.  This asm
2803 takes one input, which is internally popped, and produces two outputs.
2804
2805 @example
2806 asm ("fsincos" : "=t" (cos), "=u" (sin) : "0" (inp));
2807 @end example
2808
2809 This asm takes two inputs, which are popped by the @code{fyl2xp1} opcode,
2810 and replaces them with one output.  The user must code the @code{st(1)}
2811 clobber for reg-stack.c to know that @code{fyl2xp1} pops both inputs.
2812
2813 @example
2814 asm ("fyl2xp1" : "=t" (result) : "0" (x), "u" (y) : "st(1)");
2815 @end example
2816
2817 @ifclear INTERNALS
2818 @c Show the details on constraints if they do not appear elsewhere in
2819 @c the manual
2820 @include md.texi
2821 @end ifclear
2822
2823 @node Asm Labels
2824 @section Controlling Names Used in Assembler Code
2825 @cindex assembler names for identifiers
2826 @cindex names used in assembler code
2827 @cindex identifiers, names in assembler code
2828
2829 You can specify the name to be used in the assembler code for a C
2830 function or variable by writing the @code{asm} (or @code{__asm__})
2831 keyword after the declarator as follows:
2832
2833 @example
2834 int foo asm ("myfoo") = 2;
2835 @end example
2836
2837 @noindent
2838 This specifies that the name to be used for the variable @code{foo} in
2839 the assembler code should be @samp{myfoo} rather than the usual
2840 @samp{_foo}.
2841
2842 On systems where an underscore is normally prepended to the name of a C
2843 function or variable, this feature allows you to define names for the
2844 linker that do not start with an underscore.
2845
2846 You cannot use @code{asm} in this way in a function @emph{definition}; but
2847 you can get the same effect by writing a declaration for the function
2848 before its definition and putting @code{asm} there, like this:
2849
2850 @example
2851 extern func () asm ("FUNC");
2852
2853 func (x, y)
2854      int x, y;
2855 @dots{}
2856 @end example
2857
2858 It is up to you to make sure that the assembler names you choose do not
2859 conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
2860 register name; that would produce completely invalid assembler code.  GNU
2861 CC does not as yet have the ability to store static variables in registers.
2862 Perhaps that will be added.
2863
2864 @node Explicit Reg Vars
2865 @section Variables in Specified Registers
2866 @cindex explicit register variables
2867 @cindex variables in specified registers
2868 @cindex specified registers
2869 @cindex registers, global allocation
2870
2871 GNU C allows you to put a few global variables into specified hardware
2872 registers.  You can also specify the register in which an ordinary
2873 register variable should be allocated.
2874
2875 @itemize @bullet
2876 @item
2877 Global register variables reserve registers throughout the program.
2878 This may be useful in programs such as programming language
2879 interpreters which have a couple of global variables that are accessed
2880 very often.
2881
2882 @item
2883 Local register variables in specific registers do not reserve the
2884 registers.  The compiler's data flow analysis is capable of determining
2885 where the specified registers contain live values, and where they are
2886 available for other uses.  Stores into local register variables may be deleted
2887 when they appear to be dead according to dataflow analysis.  References
2888 to local register variables may be deleted or moved or simplified.
2889
2890 These local variables are sometimes convenient for use with the extended
2891 @code{asm} feature (@pxref{Extended Asm}), if you want to write one
2892 output of the assembler instruction directly into a particular register.
2893 (This will work provided the register you specify fits the constraints
2894 specified for that operand in the @code{asm}.)
2895 @end itemize
2896
2897 @menu
2898 * Global Reg Vars::
2899 * Local Reg Vars::
2900 @end menu
2901
2902 @node Global Reg Vars
2903 @subsection Defining Global Register Variables
2904 @cindex global register variables
2905 @cindex registers, global variables in
2906
2907 You can define a global register variable in GNU C like this:
2908
2909 @example
2910 register int *foo asm ("a5");
2911 @end example
2912
2913 @noindent
2914 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Choose a
2915 register which is normally saved and restored by function calls on your
2916 machine, so that library routines will not clobber it.
2917
2918 Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
2919 conditionalize your program according to cpu type.  The register
2920 @code{a5} would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer
2921 type.  On machines with register windows, be sure to choose a ``global''
2922 register that is not affected magically by the function call mechanism.
2923
2924 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2925 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2926 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2927
2928 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
2929 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
2930 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
2931
2932 Defining a global register variable in a certain register reserves that
2933 register entirely for this use, at least within the current compilation.
2934 The register will not be allocated for any other purpose in the functions
2935 in the current compilation.  The register will not be saved and restored by
2936 these functions.  Stores into this register are never deleted even if they
2937 would appear to be dead, but references may be deleted or moved or
2938 simplified.
2939
2940 It is not safe to access the global register variables from signal
2941 handlers, or from more than one thread of control, because the system
2942 library routines may temporarily use the register for other things (unless
2943 you recompile them specially for the task at hand).
2944
2945 @cindex @code{qsort}, and global register variables
2946 It is not safe for one function that uses a global register variable to
2947 call another such function @code{foo} by way of a third function
2948 @code{lose} that was compiled without knowledge of this variable (i.e. in a
2949 different source file in which the variable wasn't declared).  This is
2950 because @code{lose} might save the register and put some other value there.
2951 For example, you can't expect a global register variable to be available in
2952 the comparison-function that you pass to @code{qsort}, since @code{qsort}
2953 might have put something else in that register.  (If you are prepared to
2954 recompile @code{qsort} with the same global register variable, you can
2955 solve this problem.)
2956
2957 If you want to recompile @code{qsort} or other source files which do not
2958 actually use your global register variable, so that they will not use that
2959 register for any other purpose, then it suffices to specify the compiler
2960 option @samp{-ffixed-@var{reg}}.  You need not actually add a global
2961 register declaration to their source code.
2962
2963 A function which can alter the value of a global register variable cannot
2964 safely be called from a function compiled without this variable, because it
2965 could clobber the value the caller expects to find there on return.
2966 Therefore, the function which is the entry point into the part of the
2967 program that uses the global register variable must explicitly save and
2968 restore the value which belongs to its caller.
2969
2970 @cindex register variable after @code{longjmp}
2971 @cindex global register after @code{longjmp}
2972 @cindex value after @code{longjmp}
2973 @findex longjmp
2974 @findex setjmp
2975 On most machines, @code{longjmp} will restore to each global register
2976 variable the value it had at the time of the @code{setjmp}.  On some
2977 machines, however, @code{longjmp} will not change the value of global
2978 register variables.  To be portable, the function that called @code{setjmp}
2979 should make other arrangements to save the values of the global register
2980 variables, and to restore them in a @code{longjmp}.  This way, the same
2981 thing will happen regardless of what @code{longjmp} does.
2982
2983 All global register variable declarations must precede all function
2984 definitions.  If such a declaration could appear after function
2985 definitions, the declaration would be too late to prevent the register from
2986 being used for other purposes in the preceding functions.
2987
2988 Global register variables may not have initial values, because an
2989 executable file has no means to supply initial contents for a register.
2990
2991 On the Sparc, there are reports that g3 @dots{} g7 are suitable
2992 registers, but certain library functions, such as @code{getwd}, as well
2993 as the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
2994 g2 are local temporaries.
2995
2996 On the 68000, a2 @dots{} a5 should be suitable, as should d2 @dots{} d7.
2997 Of course, it will not do to use more than a few of those.
2998
2999 @node Local Reg Vars
3000 @subsection Specifying Registers for Local Variables
3001 @cindex local variables, specifying registers
3002 @cindex specifying registers for local variables
3003 @cindex registers for local variables
3004
3005 You can define a local register variable with a specified register
3006 like this:
3007
3008 @example
3009 register int *foo asm ("a5");
3010 @end example
3011
3012 @noindent
3013 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Note
3014 that this is the same syntax used for defining global register
3015 variables, but for a local variable it would appear within a function.
3016
3017 Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
3018 problem, since specific registers are most often useful with explicit
3019 assembler instructions (@pxref{Extended Asm}).  Both of these things
3020 generally require that you conditionalize your program according to
3021 cpu type.
3022
3023 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
3024 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
3025 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
3026
3027 Defining such a register variable does not reserve the register; it
3028 remains available for other uses in places where flow control determines
3029 the variable's value is not live.  However, these registers are made
3030 unavailable for use in the reload pass; excessive use of this feature
3031 leaves the compiler too few available registers to compile certain
3032 functions.
3033
3034 This option does not guarantee that GNU CC will generate code that has
3035 this variable in the register you specify at all times.  You may not
3036 code an explicit reference to this register in an @code{asm} statement
3037 and assume it will always refer to this variable.
3038
3039 Stores into local register variables may be deleted when they appear to be dead
3040 according to dataflow analysis.  References to local register variables may
3041 be deleted or moved or simplified.
3042
3043 @node Alternate Keywords
3044 @section Alternate Keywords
3045 @cindex alternate keywords
3046 @cindex keywords, alternate
3047
3048 The option @samp{-traditional} disables certain keywords; @samp{-ansi}
3049 disables certain others.  This causes trouble when you want to use GNU C
3050 extensions, or ANSI C features, in a general-purpose header file that
3051 should be usable by all programs, including ANSI C programs and traditional
3052 ones.  The keywords @code{asm}, @code{typeof} and @code{inline} cannot be
3053 used since they won't work in a program compiled with @samp{-ansi}, while
3054 the keywords @code{const}, @code{volatile}, @code{signed}, @code{typeof}
3055 and @code{inline} won't work in a program compiled with
3056 @samp{-traditional}.@refill
3057
3058 The way to solve these problems is to put @samp{__} at the beginning and
3059 end of each problematical keyword.  For example, use @code{__asm__}
3060 instead of @code{asm}, @code{__const__} instead of @code{const}, and
3061 @code{__inline__} instead of @code{inline}.
3062
3063 Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you want to
3064 compile with another compiler, you can define the alternate keywords as
3065 macros to replace them with the customary keywords.  It looks like this:
3066
3067 @example
3068 #ifndef __GNUC__
3069 #define __asm__ asm
3070 #endif
3071 @end example
3072
3073 @findex __extension__
3074 @samp{-pedantic} and other options cause warnings for many GNU C extensions.
3075 You can
3076 prevent such warnings within one expression by writing
3077 @code{__extension__} before the expression.  @code{__extension__} has no
3078 effect aside from this.
3079
3080 @node Incomplete Enums
3081 @section Incomplete @code{enum} Types
3082
3083 You can define an @code{enum} tag without specifying its possible values.
3084 This results in an incomplete type, much like what you get if you write
3085 @code{struct foo} without describing the elements.  A later declaration
3086 which does specify the possible values completes the type.
3087
3088 You can't allocate variables or storage using the type while it is
3089 incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
3090
3091 This extension may not be very useful, but it makes the handling of
3092 @code{enum} more consistent with the way @code{struct} and @code{union}
3093 are handled.
3094
3095 This extension is not supported by GNU C++.
3096
3097 @node Function Names
3098 @section Function Names as Strings
3099
3100 GNU CC predefines two magic identifiers to hold the name of the current
3101 function. The identifier @code{__FUNCTION__} holds the name of the function
3102 as it appears in the source. The identifier @code{__PRETTY_FUNCTION__}
3103 holds the name of the function pretty printed in a language specific
3104 fashion.
3105
3106 These names are always the same in a C function, but in a C++ function
3107 they may be different.  For example, this program:
3108
3109 @smallexample
3110 extern "C" @{
3111 extern int printf (char *, ...);
3112 @}
3113
3114 class a @{
3115  public:
3116   sub (int i)
3117     @{
3118       printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
3119       printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
3120     @}
3121 @};
3122
3123 int
3124 main (void)
3125 @{
3126   a ax;
3127   ax.sub (0);
3128   return 0;
3129 @}
3130 @end smallexample
3131
3132 @noindent
3133 gives this output:
3134
3135 @smallexample
3136 __FUNCTION__ = sub
3137 __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
3138 @end smallexample
3139
3140 The compiler automagically replaces the identifiers with a string
3141 literal containing the appropriate name. Thus, they are neither
3142 preprocessor macros, like @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, nor
3143 variables. This means that they catenate with other string literals, and
3144 that they can be used to initialize char arrays. For example
3145
3146 @smallexample
3147 char here[] = "Function " __FUNCTION__ " in " __FILE__;
3148 @end smallexample
3149
3150 On the other hand, @samp{#ifdef __FUNCTION__} does not have any special
3151 meaning inside a function, since the preprocessor does not do anything
3152 special with the identifier @code{__FUNCTION__}.
3153
3154 GNU CC also supports the magic word @code{__func__}, defined by the
3155 ISO standard C-99:
3156
3157 @display
3158 The identifier @code{__func__} is implicitly declared by the translator
3159 as if, immediately following the opening brace of each function
3160 definition, the declaration
3161
3162 @smallexample
3163 static const char __func__[] = "function-name";
3164 @end smallexample
3165
3166 appeared, where function-name is the name of the lexically-enclosing
3167 function. This name is the unadorned name of the function.
3168 @end display
3169
3170 By this definition, @code{__func__} is a variable, not a string literal.
3171 In particular, @code{__func__} does not catenate with other string
3172 literals.
3173
3174 In @code{C++}, @code{__FUNCTION__} and @code{__PRETTY_FUNCTION__} are
3175 variables, declared in the same way as @code{__func__}.
3176
3177 @node Return Address
3178 @section Getting the Return or Frame Address of a Function
3179
3180 These functions may be used to get information about the callers of a
3181 function.
3182
3183 @table @code
3184 @findex __builtin_return_address
3185 @item __builtin_return_address (@var{level})
3186 This function returns the return address of the current function, or of
3187 one of its callers.  The @var{level} argument is number of frames to
3188 scan up the call stack.  A value of @code{0} yields the return address
3189 of the current function, a value of @code{1} yields the return address
3190 of the caller of the current function, and so forth.
3191
3192 The @var{level} argument must be a constant integer.
3193
3194 On some machines it may be impossible to determine the return address of
3195 any function other than the current one; in such cases, or when the top
3196 of the stack has been reached, this function will return @code{0}.
3197
3198 This function should only be used with a non-zero argument for debugging
3199 purposes.
3200
3201 @findex __builtin_frame_address
3202 @item __builtin_frame_address (@var{level})
3203 This function is similar to @code{__builtin_return_address}, but it
3204 returns the address of the function frame rather than the return address
3205 of the function.  Calling @code{__builtin_frame_address} with a value of
3206 @code{0} yields the frame address of the current function, a value of
3207 @code{1} yields the frame address of the caller of the current function,
3208 and so forth.
3209
3210 The frame is the area on the stack which holds local variables and saved
3211 registers.  The frame address is normally the address of the first word
3212 pushed on to the stack by the function.  However, the exact definition
3213 depends upon the processor and the calling convention.  If the processor
3214 has a dedicated frame pointer register, and the function has a frame,
3215 then @code{__builtin_frame_address} will return the value of the frame
3216 pointer register.
3217
3218 The caveats that apply to @code{__builtin_return_address} apply to this
3219 function as well.
3220 @end table
3221
3222 @node Other Builtins
3223 @section Other built-in functions provided by GNU CC
3224
3225 GNU CC provides a large number of built-in functions other than the ones
3226 mentioned above.  Some of these are for internal use in the processing
3227 of exceptions or variable-length argument lists and will not be
3228 documented here because they may change from time to time; we do not
3229 recommend general use of these functions.
3230
3231 The remaining functions are provided for optimization purposes.
3232
3233 GNU CC includes builtin versions of many of the functions in the
3234 standard C library.  These will always be treated as having the same
3235 meaning as the C library function even if you specify the
3236 @samp{-fno-builtin} (@pxref{C Dialect Options}) option.  These functions
3237 correspond to the C library functions @code{abort}, @code{abs},
3238 @code{alloca}, @code{cos}, @code{cosf}, @code{cosl}, @code{exit},
3239 @code{_exit}, @code{fabs}, @code{fabsf}, @code{fabsl}, @code{ffs},
3240 @code{labs}, @code{memcmp}, @code{memcpy}, @code{memset}, @code{sin},
3241 @code{sinf}, @code{sinl}, @code{sqrt}, @code{sqrtf}, @code{sqrtl},
3242 @code{strcmp}, @code{strcpy}, and @code{strlen}.
3243
3244 @table @code
3245 @findex __builtin_constant_p
3246 @item __builtin_constant_p (@var{exp})
3247 You can use the builtin function @code{__builtin_constant_p} to
3248 determine if a value is known to be constant at compile-time and hence
3249 that GNU CC can perform constant-folding on expressions involving that
3250 value.  The argument of the function is the value to test.  The function
3251 returns the integer 1 if the argument is known to be a compile-time
3252 constant and 0 if it is not known to be a compile-time constant.  A
3253 return of 0 does not indicate that the value is @emph{not} a constant,
3254 but merely that GNU CC cannot prove it is a constant with the specified
3255 value of the @samp{-O} option.
3256
3257 You would typically use this function in an embedded application where
3258 memory was a critical resource.  If you have some complex calculation,
3259 you may want it to be folded if it involves constants, but need to call
3260 a function if it does not.  For example:
3261
3262 @smallexample
3263 #define Scale_Value(X)  \
3264   (__builtin_constant_p (X) ? ((X) * SCALE + OFFSET) : Scale (X))
3265 @end smallexample
3266
3267 You may use this builtin function in either a macro or an inline
3268 function.  However, if you use it in an inlined function and pass an
3269 argument of the function as the argument to the builtin, GNU CC will
3270 never return 1 when you call the inline function with a string constant
3271 or constructor expression (@pxref{Constructors}) and will not return 1
3272 when you pass a constant numeric value to the inline function unless you
3273 specify the @samp{-O} option.
3274
3275 @findex __builtin_expect
3276 @item __builtin_expect(@var{exp}, @var{c})
3277 You may use @code{__builtin_expect} to provide the compiler with 
3278 branch prediction information.  In general, you should prefer to
3279 use actual profile feedback for this (@samp{-fprofile-arcs}), as
3280 programmers are notoriously bad at predicting how their programs
3281 actually perform.  However, there are applications in which this
3282 data is hard to collect.
3283
3284 The return value is the value of @var{exp}, which should be an
3285 integral expression.  The value of @var{c} must be a compile-time
3286 constant.  The semantics of the builtin are that it is expected
3287 that @var{exp} == @var{c}.  For example:
3288
3289 @smallexample
3290 if (__builtin_expect (x, 0))
3291   foo ();
3292 @end smallexample
3293
3294 @noindent
3295 would indicate that we do not expect to call @code{foo}, since
3296 we expect @code{x} to be zero.  Since you are limited to integral
3297 expressions for @var{exp}, you should use constructions such as
3298
3299 @smallexample
3300 if (__builtin_expect (ptr != NULL, 1))
3301   error ();
3302 @end smallexample
3303
3304 @noindent
3305 when testing pointer or floating-point values.
3306 @end table
3307
3308 @node Deprecated Features
3309 @section Deprecated Features
3310
3311 In the past, the GNU C++ compiler was extended to experiment with new
3312 features, at a time when the C++ language was still evolving. Now that
3313 the C++ standard is complete, some of those features are superseded by
3314 superior alternatives. Using the old features might cause a warning in
3315 some cases that the feature will be dropped in the future. In other
3316 cases, the feature might be gone already.
3317
3318 While the list below is not exhaustive, it documents some of the options
3319 that are now deprecated:
3320
3321 @table @code
3322 @item -fexternal-templates
3323 @itemx -falt-external-templates
3324 These are two of the many ways for g++ to implement template
3325 instantiation. @xref{Template Instantiation}. The C++ standard clearly
3326 defines how template definitions have to be organized across
3327 implementation units. g++ has an implicit instantiation mechanism that
3328 should work just fine for standard-conforming code.
3329
3330 @item -fstrict-prototype
3331 @itemx -fno-strict-prototype
3332 Previously it was possible to use an empty prototype parameter list to
3333 indicate an unspecified number of parameters (like C), rather than no
3334 parameters, as C++ demands. This feature has been removed, except where
3335 it is required for backwards compatibility @xref{Backwards Compatibility}.
3336
3337 @end table
3338
3339 @node Backwards Compatibility
3340 @section Backwards Compatibility
3341 @cindex Backwards Compatibility
3342 @cindex ARM
3343
3344 Now that there is a definitive ISO standard C++, g++ has a specification
3345 to adhere to. The C++ language evolved over time, and features that used
3346 to be acceptable in previous drafts of the standard, such as the ARM, are
3347 no longer accepted. In order to allow compilation of C++ written to such
3348 drafts, g++ contains some backwards compatibilities. @emph{All such
3349 backwards compatibility features are liable to disappear in future
3350 versions of g++.} They should be considered deprecated @xref{Deprecated
3351 Features}.
3352
3353 @table @code
3354 @item For scope
3355 If a variable is declared at for scope, it used to remain in scope until
3356 the end of the scope which contained the for statement (rather than just
3357 within the for scope). g++ retains this, but issues a warning, if such a
3358 variable is accessed outside the for scope.
3359
3360 @item implicit C language
3361 Old C system header files did not contain an @code{extern "C" @{...@}}
3362 scope to set the language. On such systems, all header files are
3363 implicitly scoped inside a C language scope. Also, an empty prototype
3364 @code{()} will be treated as an unspecified number of arguments, rather
3365 than no arguments, as C++ demands.
3366 @end table
3367
3368 @node C++ Extensions
3369 @chapter Extensions to the C++ Language
3370 @cindex extensions, C++ language
3371 @cindex C++ language extensions
3372
3373 The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and you
3374 can also use most of the C language extensions in your C++ programs).  If you
3375 want to write code that checks whether these features are available, you can
3376 test for the GNU compiler the same way as for C programs: check for a
3377 predefined macro @code{__GNUC__}.  You can also use @code{__GNUG__} to
3378 test specifically for GNU C++ (@pxref{Standard Predefined,,Standard
3379 Predefined Macros,cpp.info,The C Preprocessor}).
3380
3381 @menu
3382 * Naming Results::      Giving a name to C++ function return values.
3383 * Min and Max::         C++ Minimum and maximum operators.
3384 * Volatiles::           What constitutes an access to a volatile object.
3385 * Restricted Pointers:: C99 restricted pointers and references.
3386 * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
3387                          declarations and definitions.
3388 * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
3389                          each needed template instantiation is emitted.
3390 * Bound member functions:: You can extract a function pointer to the
3391                         method denoted by a @samp{->*} or @samp{.*} expression.
3392 @end menu
3393
3394 @node Naming Results
3395 @section Named Return Values in C++
3396
3397 @cindex @code{return}, in C++ function header
3398 @cindex return value, named, in C++
3399 @cindex named return value in C++
3400 @cindex C++ named return value
3401 GNU C++ extends the function-definition syntax to allow you to specify a
3402 name for the result of a function outside the body of the definition, in
3403 C++ programs:
3404
3405 @example
3406 @group
3407 @var{type}
3408 @var{functionname} (@var{args}) return @var{resultname};
3409 @{
3410   @dots{}
3411   @var{body}
3412   @dots{}
3413 @}
3414 @end group
3415 @end example
3416
3417 You can use this feature to avoid an extra constructor call when
3418 a function result has a class type.  For example, consider a function
3419 @code{m}, declared as @w{@samp{X v = m ();}}, whose result is of class
3420 @code{X}:
3421
3422 @example
3423 X
3424 m ()
3425 @{
3426   X b;
3427   b.a = 23;
3428   return b;
3429 @}
3430 @end example
3431
3432 @cindex implicit argument: return value
3433 Although @code{m} appears to have no arguments, in fact it has one implicit
3434 argument: the address of the return value.  At invocation, the address
3435 of enough space to hold @code{v} is sent in as the implicit argument.
3436 Then @code{b} is constructed and its @code{a} field is set to the value
3437 23.  Finally, a copy constructor (a constructor of the form @samp{X(X&)})
3438 is applied to @code{b}, with the (implicit) return value location as the
3439 target, so that @code{v} is now bound to the return value.
3440
3441 But this is wasteful.  The local @code{b} is declared just to hold
3442 something that will be copied right out.  While a compiler that
3443 combined an ``elision'' algorithm with interprocedural data flow
3444 analysis could conceivably eliminate all of this, it is much more
3445 practical to allow you to assist the compiler in generating
3446 efficient code by manipulating the return value explicitly,
3447 thus avoiding the local variable and copy constructor altogether.
3448
3449 Using the extended GNU C++ function-definition syntax, you can avoid the
3450 temporary allocation and copying by naming @code{r} as your return value
3451 at the outset, and assigning to its @code{a} field directly:
3452
3453 @example
3454 X
3455 m () return r;
3456 @{
3457   r.a = 23;
3458 @}
3459 @end example
3460
3461 @noindent
3462 The declaration of @code{r} is a standard, proper declaration, whose effects
3463 are executed @strong{before} any of the body of @code{m}.
3464
3465 Functions of this type impose no additional restrictions; in particular,
3466 you can execute @code{return} statements, or return implicitly by
3467 reaching the end of the function body (``falling off the edge'').
3468 Cases like
3469
3470 @example
3471 X
3472 m () return r (23);
3473 @{
3474   return;
3475 @}
3476 @end example
3477
3478 @noindent
3479 (or even @w{@samp{X m () return r (23); @{ @}}}) are unambiguous, since
3480 the return value @code{r} has been initialized in either case.  The
3481 following code may be hard to read, but also works predictably:
3482
3483 @example
3484 X
3485 m () return r;
3486 @{
3487   X b;
3488   return b;
3489 @}
3490 @end example
3491
3492 The return value slot denoted by @code{r} is initialized at the outset,
3493 but the statement @samp{return b;} overrides this value.  The compiler
3494 deals with this by destroying @code{r} (calling the destructor if there
3495 is one, or doing nothing if there is not), and then reinitializing
3496 @code{r} with @code{b}.
3497
3498 This extension is provided primarily to help people who use overloaded
3499 operators, where there is a great need to control not just the
3500 arguments, but the return values of functions.  For classes where the
3501 copy constructor incurs a heavy performance penalty (especially in the
3502 common case where there is a quick default constructor), this is a major
3503 savings.  The disadvantage of this extension is that you do not control
3504 when the default constructor for the return value is called: it is
3505 always called at the beginning.
3506
3507 @node Min and Max
3508 @section Minimum and Maximum Operators in C++
3509
3510 It is very convenient to have operators which return the ``minimum'' or the
3511 ``maximum'' of two arguments.  In GNU C++ (but not in GNU C),
3512
3513 @table @code
3514 @item @var{a} <? @var{b}
3515 @findex <?
3516 @cindex minimum operator
3517 is the @dfn{minimum}, returning the smaller of the numeric values
3518 @var{a} and @var{b};
3519
3520 @item @var{a} >? @var{b}
3521 @findex >?
3522 @cindex maximum operator
3523 is the @dfn{maximum}, returning the larger of the numeric values @var{a}
3524 and @var{b}.
3525 @end table
3526
3527 These operations are not primitive in ordinary C++, since you can
3528 use a macro to return the minimum of two things in C++, as in the
3529 following example.
3530
3531 @example
3532 #define MIN(X,Y) ((X) < (Y) ? : (X) : (Y))
3533 @end example
3534
3535 @noindent
3536 You might then use @w{@samp{int min = MIN (i, j);}} to set @var{min} to
3537 the minimum value of variables @var{i} and @var{j}.
3538
3539 However, side effects in @code{X} or @code{Y} may cause unintended
3540 behavior.  For example, @code{MIN (i++, j++)} will fail, incrementing
3541 the smaller counter twice.  A GNU C extension allows you to write safe
3542 macros that avoid this kind of problem (@pxref{Naming Types,,Naming an
3543 Expression's Type}).  However, writing @code{MIN} and @code{MAX} as
3544 macros also forces you to use function-call notation for a
3545 fundamental arithmetic operation.  Using GNU C++ extensions, you can
3546 write @w{@samp{int min = i <? j;}} instead.
3547
3548 Since @code{<?} and @code{>?} are built into the compiler, they properly
3549 handle expressions with side-effects;  @w{@samp{int min = i++ <? j++;}}
3550 works correctly.
3551
3552 @node Volatiles
3553 @section When is a Volatile Object Accessed?
3554 @cindex accessing volatiles
3555 @cindex volatile read
3556 @cindex volatile write
3557 @cindex volatile access
3558
3559 Both the C and C++ standard have the concept of volatile objects. These
3560 are normally accessed by pointers and used for accessing hardware. The
3561 standards encourage compilers to refrain from optimizations
3562 concerning accesses to volatile objects that it might perform on
3563 non-volatile objects. The C standard leaves it implementation defined
3564 as to what constitutes a volatile access. The C++ standard omits to
3565 specify this, except to say that C++ should behave in a similar manner
3566 to C with respect to volatiles, where possible. The minimum either
3567 standard specifies is that at a sequence point all previous accesses to
3568 volatile objects have stabilized and no subsequent accesses have
3569 occurred. Thus an implementation is free to reorder and combine
3570 volatile accesses which occur between sequence points, but cannot do so
3571 for accesses across a sequence point. The use of volatiles does not
3572 allow you to violate the restriction on updating objects multiple times
3573 within a sequence point.
3574
3575 In most expressions, it is intuitively obvious what is a read and what is
3576 a write. For instance
3577
3578 @example
3579 volatile int *dst = <somevalue>;
3580 volatile int *src = <someothervalue>;
3581 *dst = *src;
3582 @end example
3583
3584 @noindent
3585 will cause a read of the volatile object pointed to by @var{src} and stores the
3586 value into the volatile object pointed to by @var{dst}. There is no
3587 guarantee that these reads and writes are atomic, especially for objects
3588 larger than @code{int}.
3589
3590 Less obvious expressions are where something which looks like an access
3591 is used in a void context. An example would be,
3592
3593 @example
3594 volatile int *src = <somevalue>;
3595 *src;
3596 @end example
3597
3598 With C, such expressions are rvalues, and as rvalues cause a read of
3599 the object, gcc interprets this as a read of the volatile being pointed
3600 to. The C++ standard specifies that such expressions do not undergo
3601 lvalue to rvalue conversion, and that the type of the dereferenced
3602 object may be incomplete. The C++ standard does not specify explicitly
3603 that it is this lvalue to rvalue conversion which is responsible for
3604 causing an access. However, there is reason to believe that it is,
3605 because otherwise certain simple expressions become undefined. However,
3606 because it would surprise most programmers, g++ treats dereferencing a
3607 pointer to volatile object of complete type in a void context as a read
3608 of the object. When the object has incomplete type, g++ issues a
3609 warning.
3610
3611 @example
3612 struct S;
3613 struct T @{int m;@};
3614 volatile S *ptr1 = <somevalue>;
3615 volatile T *ptr2 = <somevalue>;
3616 *ptr1;
3617 *ptr2;
3618 @end example
3619
3620 In this example, a warning is issued for @code{*ptr1}, and @code{*ptr2}
3621 causes a read of the object pointed to. If you wish to force an error on
3622 the first case, you must force a conversion to rvalue with, for instance
3623 a static cast, @code{static_cast<S>(*ptr1)}.
3624
3625 When using a reference to volatile, g++ does not treat equivalent
3626 expressions as accesses to volatiles, but instead issues a warning that
3627 no volatile is accessed. The rationale for this is that otherwise it
3628 becomes difficult to determine where volatile access occur, and not
3629 possible to ignore the return value from functions returning volatile
3630 references. Again, if you wish to force a read, cast the reference to
3631 an rvalue.
3632
3633 @node Restricted Pointers
3634 @section Restricting Pointer Aliasing
3635 @cindex restricted pointers
3636 @cindex restricted references
3637 @cindex restricted this pointer
3638
3639 As with gcc, g++ understands the C99 feature of restricted pointers,
3640 specified with the @code{__restrict__}, or @code{__restrict} type
3641 qualifier. Because you cannot compile C++ by specifying the -std=c99
3642 language flag, @code{restrict} is not a keyword in C++.
3643
3644 In addition to allowing restricted pointers, you can specify restricted
3645 references, which indicate that the reference is not aliased in the local
3646 context.
3647
3648 @example
3649 void fn (int *__restrict__ rptr, int &__restrict__ rref)
3650 @{
3651   @dots{}
3652 @}
3653 @end example
3654
3655 @noindent
3656 In the body of @code{fn}, @var{rptr} points to an unaliased integer and
3657 @var{rref} refers to a (different) unaliased integer.
3658
3659 You may also specify whether a member function's @var{this} pointer is
3660 unaliased by using @code{__restrict__} as a member function qualifier.
3661
3662 @example
3663 void T::fn () __restrict__
3664 @{
3665   @dots{}
3666 @}
3667 @end example
3668
3669 @noindent
3670 Within the body of @code{T::fn}, @var{this} will have the effective
3671 definition @code{T *__restrict__ const this}. Notice that the
3672 interpretation of a @code{__restrict__} member function qualifier is
3673 different to that of @code{const} or @code{volatile} qualifier, in that it
3674 is applied to the pointer rather than the object. This is consistent with
3675 other compilers which implement restricted pointers.
3676
3677 As with all outermost parameter qualifiers, @code{__restrict__} is
3678 ignored in function definition matching. This means you only need to
3679 specify @code{__restrict__} in a function definition, rather than
3680 in a function prototype as well.
3681
3682 @node C++ Interface
3683 @section Declarations and Definitions in One Header
3684
3685 @cindex interface and implementation headers, C++
3686 @cindex C++ interface and implementation headers
3687 C++ object definitions can be quite complex.  In principle, your source
3688 code will need two kinds of things for each object that you use across
3689 more than one source file.  First, you need an @dfn{interface}
3690 specification, describing its structure with type declarations and
3691 function prototypes.  Second, you need the @dfn{implementation} itself.
3692 It can be tedious to maintain a separate interface description in a
3693 header file, in parallel to the actual implementation.  It is also
3694 dangerous, since separate interface and implementation definitions may
3695 not remain parallel.
3696
3697 @cindex pragmas, interface and implementation
3698 With GNU C++, you can use a single header file for both purposes.
3699
3700 @quotation
3701 @emph{Warning:} The mechanism to specify this is in transition.  For the
3702 nonce, you must use one of two @code{#pragma} commands; in a future
3703 release of GNU C++, an alternative mechanism will make these
3704 @code{#pragma} commands unnecessary.
3705 @end quotation
3706
3707 The header file contains the full definitions, but is marked with
3708 @samp{#pragma interface} in the source code.  This allows the compiler
3709 to use the header file only as an interface specification when ordinary
3710 source files incorporate it with @code{#include}.  In the single source
3711 file where the full implementation belongs, you can use either a naming
3712 convention or @samp{#pragma implementation} to indicate this alternate
3713 use of the header file.
3714
3715 @table @code
3716 @item #pragma interface
3717 @itemx #pragma interface "@var{subdir}/@var{objects}.h"
3718 @kindex #pragma interface
3719 Use this directive in @emph{header files} that define object classes, to save
3720 space in most of the object files that use those classes.  Normally,
3721 local copies of certain information (backup copies of inline member
3722 functions, debugging information, and the internal tables that implement
3723 virtual functions) must be kept in each object file that includes class
3724 definitions.  You can use this pragma to avoid such duplication.  When a
3725 header file containing @samp{#pragma interface} is included in a
3726 compilation, this auxiliary information will not be generated (unless
3727 the main input source file itself uses @samp{#pragma implementation}).
3728 Instead, the object files will contain references to be resolved at link
3729 time.
3730
3731 The second form of this directive is useful for the case where you have
3732 multiple headers with the same name in different directories.  If you
3733 use this form, you must specify the same string to @samp{#pragma
3734 implementation}.
3735
3736 @item #pragma implementation
3737 @itemx #pragma implementation "@var{objects}.h"
3738 @kindex #pragma implementation
3739 Use this pragma in a @emph{main input file}, when you want full output from
3740 included header files to be generated (and made globally visible).  The
3741 included header file, in turn, should use @samp{#pragma interface}.
3742 Backup copies of inline member functions, debugging information, and the
3743 internal tables used to implement virtual functions are all generated in
3744 implementation files.
3745
3746 @cindex implied @code{#pragma implementation}
3747 @cindex @code{#pragma implementation}, implied
3748 @cindex naming convention, implementation headers
3749 If you use @samp{#pragma implementation} with no argument, it applies to
3750 an include file with the same basename@footnote{A file's @dfn{basename}
3751 was the name stripped of all leading path information and of trailing
3752 suffixes, such as @samp{.h} or @samp{.C} or @samp{.cc}.} as your source
3753 file.  For example, in @file{allclass.cc}, giving just
3754 @samp{#pragma implementation}
3755 by itself is equivalent to @samp{#pragma implementation "allclass.h"}.
3756
3757 In versions of GNU C++ prior to 2.6.0 @file{allclass.h} was treated as
3758 an implementation file whenever you would include it from
3759 @file{allclass.cc} even if you never specified @samp{#pragma
3760 implementation}.  This was deemed to be more trouble than it was worth,
3761 however, and disabled.
3762
3763 If you use an explicit @samp{#pragma implementation}, it must appear in
3764 your source file @emph{before} you include the affected header files.
3765
3766 Use the string argument if you want a single implementation file to
3767 include code from multiple header files.  (You must also use
3768 @samp{#include} to include the header file; @samp{#pragma
3769 implementation} only specifies how to use the file---it doesn't actually
3770 include it.)
3771
3772 There is no way to split up the contents of a single header file into
3773 multiple implementation files.
3774 @end table
3775
3776 @cindex inlining and C++ pragmas
3777 @cindex C++ pragmas, effect on inlining
3778 @cindex pragmas in C++, effect on inlining
3779 @samp{#pragma implementation} and @samp{#pragma interface} also have an
3780 effect on function inlining.
3781
3782 If you define a class in a header file marked with @samp{#pragma
3783 interface}, the effect on a function defined in that class is similar to
3784 an explicit @code{extern} declaration---the compiler emits no code at
3785 all to define an independent version of the function.  Its definition
3786 is used only for inlining with its callers.
3787
3788 Conversely, when you include the same header file in a main source file
3789 that declares it as @samp{#pragma implementation}, the compiler emits
3790 code for the function itself; this defines a version of the function
3791 that can be found via pointers (or by callers compiled without
3792 inlining).  If all calls to the function can be inlined, you can avoid
3793 emitting the function by compiling with @samp{-fno-implement-inlines}.
3794 If any calls were not inlined, you will get linker errors.
3795
3796 @node Template Instantiation
3797 @section Where's the Template?
3798
3799 @cindex template instantiation
3800
3801 C++ templates are the first language feature to require more
3802 intelligence from the environment than one usually finds on a UNIX
3803 system.  Somehow the compiler and linker have to make sure that each
3804 template instance occurs exactly once in the executable if it is needed,
3805 and not at all otherwise.  There are two basic approaches to this
3806 problem, which I will refer to as the Borland model and the Cfront model.
3807
3808 @table @asis
3809 @item Borland model
3810 Borland C++ solved the template instantiation problem by adding the code
3811 equivalent of common blocks to their linker; the compiler emits template
3812 instances in each translation unit that uses them, and the linker
3813 collapses them together.  The advantage of this model is that the linker
3814 only has to consider the object files themselves; there is no external
3815 complexity to worry about.  This disadvantage is that compilation time
3816 is increased because the template code is being compiled repeatedly.
3817 Code written for this model tends to include definitions of all
3818 templates in the header file, since they must be seen to be
3819 instantiated.
3820
3821 @item Cfront model
3822 The AT&T C++ translator, Cfront, solved the template instantiation
3823 problem by creating the notion of a template repository, an
3824 automatically maintained place where template instances are stored.  A
3825 more modern version of the repository works as follows: As individual
3826 object files are built, the compiler places any template definitions and
3827 instantiations encountered in the repository.  At link time, the link
3828 wrapper adds in the objects in the repository and compiles any needed
3829 instances that were not previously emitted.  The advantages of this
3830 model are more optimal compilation speed and the ability to use the
3831 system linker; to implement the Borland model a compiler vendor also
3832 needs to replace the linker.  The disadvantages are vastly increased
3833 complexity, and thus potential for error; for some code this can be
3834 just as transparent, but in practice it can been very difficult to build
3835 multiple programs in one directory and one program in multiple
3836 directories.  Code written for this model tends to separate definitions
3837 of non-inline member templates into a separate file, which should be
3838 compiled separately.
3839 @end table
3840
3841 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
3842 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, g++ supports the
3843 Borland model.  On other systems, g++ implements neither automatic
3844 model.
3845
3846 A future version of g++ will support a hybrid model whereby the compiler
3847 will emit any instantiations for which the template definition is
3848 included in the compile, and store template definitions and
3849 instantiation context information into the object file for the rest.
3850 The link wrapper will extract that information as necessary and invoke
3851 the compiler to produce the remaining instantiations.  The linker will
3852 then combine duplicate instantiations.
3853
3854 In the mean time, you have the following options for dealing with
3855 template instantiations:
3856
3857 @enumerate
3858 @item
3859 Compile your template-using code with @samp{-frepo}.  The compiler will
3860 generate files with the extension @samp{.rpo} listing all of the
3861 template instantiations used in the corresponding object files which
3862 could be instantiated there; the link wrapper, @samp{collect2}, will
3863 then update the @samp{.rpo} files to tell the compiler where to place
3864 those instantiations and rebuild any affected object files.  The
3865 link-time overhead is negligible after the first pass, as the compiler
3866 will continue to place the instantiations in the same files.
3867
3868 This is your best option for application code written for the Borland
3869 model, as it will just work.  Code written for the Cfront model will
3870 need to be modified so that the template definitions are available at
3871 one or more points of instantiation; usually this is as simple as adding
3872 @code{#include <tmethods.cc>} to the end of each template header.
3873
3874 For library code, if you want the library to provide all of the template
3875 instantiations it needs, just try to link all of its object files
3876 together; the link will fail, but cause the instantiations to be
3877 generated as a side effect.  Be warned, however, that this may cause
3878 conflicts if multiple libraries try to provide the same instantiations.
3879 For greater control, use explicit instantiation as described in the next
3880 option.
3881
3882 @item
3883 Compile your code with @samp{-fno-implicit-templates} to disable the
3884 implicit generation of template instances, and explicitly instantiate
3885 all the ones you use.  This approach requires more knowledge of exactly
3886 which instances you need than do the others, but it's less
3887 mysterious and allows greater control.  You can scatter the explicit
3888 instantiations throughout your program, perhaps putting them in the
3889 translation units where the instances are used or the translation units
3890 that define the templates themselves; you can put all of the explicit
3891 instantiations you need into one big file; or you can create small files
3892 like
3893
3894 @example
3895 #include "Foo.h"
3896 #include "Foo.cc"
3897
3898 template class Foo<int>;
3899 template ostream& operator <<
3900                 (ostream&, const Foo<int>&);
3901 @end example
3902
3903 for each of the instances you need, and create a template instantiation
3904 library from those.
3905
3906 If you are using Cfront-model code, you can probably get away with not
3907 using @samp{-fno-implicit-templates} when compiling files that don't
3908 @samp{#include} the member template definitions.
3909
3910 If you use one big file to do the instantiations, you may want to
3911 compile it without @samp{-fno-implicit-templates} so you get all of the
3912 instances required by your explicit instantiations (but not by any
3913 other files) without having to specify them as well.
3914
3915 g++ has extended the template instantiation syntax outlined in the
3916 Working Paper to allow forward declaration of explicit instantiations
3917 (with @code{extern}), instantiation of the compiler support data for a
3918 template class (i.e. the vtable) without instantiating any of its
3919 members (with @code{inline}), and instantiation of only the static data
3920 members of a template class, without the support data or member
3921 functions (with (@code{static}):
3922
3923 @example
3924 extern template int max (int, int);
3925 inline template class Foo<int>;
3926 static template class Foo<int>;
3927 @end example
3928
3929 @item
3930 Do nothing.  Pretend g++ does implement automatic instantiation
3931 management.  Code written for the Borland model will work fine, but
3932 each translation unit will contain instances of each of the templates it
3933 uses.  In a large program, this can lead to an unacceptable amount of code
3934 duplication.
3935
3936 @item
3937 Add @samp{#pragma interface} to all files containing template
3938 definitions.  For each of these files, add @samp{#pragma implementation
3939 "@var{filename}"} to the top of some @samp{.C} file which
3940 @samp{#include}s it.  Then compile everything with
3941 @samp{-fexternal-templates}.  The templates will then only be expanded
3942 in the translation unit which implements them (i.e. has a @samp{#pragma
3943 implementation} line for the file where they live); all other files will
3944 use external references.  If you're lucky, everything should work
3945 properly.  If you get undefined symbol errors, you need to make sure
3946 that each template instance which is used in the program is used in the
3947 file which implements that template.  If you don't have any use for a
3948 particular instance in that file, you can just instantiate it
3949 explicitly, using the syntax from the latest C++ working paper:
3950
3951 @example
3952 template class A<int>;
3953 template ostream& operator << (ostream&, const A<int>&);
3954 @end example
3955
3956 This strategy will work with code written for either model.  If you are
3957 using code written for the Cfront model, the file containing a class
3958 template and the file containing its member templates should be
3959 implemented in the same translation unit.
3960
3961 A slight variation on this approach is to instead use the flag
3962 @samp{-falt-external-templates}; this flag causes template
3963 instances to be emitted in the translation unit that implements the
3964 header where they are first instantiated, rather than the one which
3965 implements the file where the templates are defined.  This header must
3966 be the same in all translation units, or things are likely to break.
3967
3968 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
3969 more discussion of these pragmas.
3970 @end enumerate
3971
3972 @node Bound member functions
3973 @section Extracting the function pointer from a bound pointer to member function
3974
3975 @cindex pmf
3976 @cindex pointer to member function
3977 @cindex bound pointer to member function
3978
3979 In C++, pointer to member functions (PMFs) are implemented using a wide
3980 pointer of sorts to handle all the possible call mechanisms; the PMF
3981 needs to store information about how to adjust the @samp{this} pointer,
3982 and if the function pointed to is virtual, where to find the vtable, and
3983 where in the vtable to look for the member function.  If you are using
3984 PMFs in an inner loop, you should really reconsider that decision.  If
3985 that is not an option, you can extract the pointer to the function that
3986 would be called for a given object/PMF pair and call it directly inside
3987 the inner loop, to save a bit of time.
3988
3989 Note that you will still be paying the penalty for the call through a
3990 function pointer; on most modern architectures, such a call defeats the
3991 branch prediction features of the CPU.  This is also true of normal
3992 virtual function calls.
3993
3994 The syntax for this extension is
3995
3996 @example
3997 extern A a;
3998 extern int (A::*fp)();
3999 typedef int (*fptr)(A *);
4000
4001 fptr p = (fptr)(a.*fp);
4002 @end example
4003
4004 For PMF constants (i.e. expressions of the form @samp{&Klasse::Member}),
4005 no object is needed to obtain the address of the function. They can be
4006 converted to function pointers directly:
4007
4008 @example
4009 fptr p1 = (fptr)(&A::foo);
4010 @end example
4011
4012 You must specify @samp{-Wno-pmf-conversions} to use this extension.
4013