added -funsigned-char, -fsigned-char and -Wimplicit-function-declaration
[tinycc.git] / tcc-doc.texi
blob6261b5d9523646958d7adb871c1ee801b9f60784
1 \input texinfo @c -*- texinfo -*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename tcc-doc.info
4 @settitle Tiny C Compiler Reference Documentation
5 @c %**end of header
7 @include config.texi
9 @iftex
10 @titlepage
11 @afourpaper
12 @sp 7
13 @center @titlefont{Tiny C Compiler Reference Documentation}
14 @sp 3
15 @end titlepage
16 @headings double
17 @end iftex
19 @c @ifhtml
20 @contents
21 @c @end ifhtml
23 @ifnothtml
24 @node Top, Introduction, (dir), (dir)
25 @top Tiny C Compiler Reference Documentation
27 This manual documents version @value{VERSION} of the Tiny C Compiler.
29 @menu
30 * Introduction::                Introduction to tcc.
31 * Invoke::                      Invocation of tcc (command line, options).
32 * Bounds::                      Automatic bounds-checking of C code.
33 * Libtcc::                      The libtcc library.
34 @end menu
35 @end ifnothtml
37 @node Introduction
38 @chapter Introduction
40 TinyCC (aka TCC) is a small but hyper fast C compiler. Unlike other C
41 compilers, it is meant to be self-relying: you do not need an
42 external assembler or linker because TCC does that for you.
44 TCC compiles so @emph{fast} that even for big projects @code{Makefile}s may
45 not be necessary. 
47 TCC not only supports ANSI C, but also most of the new ISO C99
48 standard and many GNUC extensions including inline assembly.
50 TCC can also be used to make @emph{C scripts}, i.e. pieces of C source
51 that you run as a Perl or Python script. Compilation is so fast that
52 your script will be as fast as if it was an executable.
54 TCC can also automatically generate memory and bound checks
55 (@pxref{Bounds}) while allowing all C pointers operations. TCC can do
56 these checks even if non patched libraries are used.
58 With @code{libtcc}, you can use TCC as a backend for dynamic code
59 generation (@pxref{Libtcc}).
61 @node Invoke
62 @chapter Command line invocation
64 [This manual documents version @value{VERSION} of the Tiny C Compiler]
66 @section Quick start
68 @example
69 @c man begin SYNOPSIS
70 usage: tcc [options] [@var{infile1} @var{infile2}@dots{}] [@option{-run} @var{infile} @var{args}@dots{}]
71 @c man end
72 @end example
74 @noindent
75 @c man begin DESCRIPTION
76 TCC options are a very much like gcc options. The main difference is that TCC
77 can also execute directly the resulting program and give it runtime
78 arguments.
80 Here are some examples to understand the logic:
82 @table @code
83 @item @samp{tcc -run a.c}
84 Compile @file{a.c} and execute it directly
86 @item @samp{tcc -run a.c arg1}
87 Compile a.c and execute it directly. arg1 is given as first argument to
88 the @code{main()} of a.c.
90 @item @samp{tcc a.c -run b.c arg1}
91 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them together and execute them. arg1 is given
92 as first argument to the @code{main()} of the resulting program. Because
93 multiple C files are specified, @option{--} are necessary to clearly separate the
94 program arguments from the TCC options.
96 @item @samp{tcc -o myprog a.c b.c}
97 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them and generate the executable @file{myprog}.
99 @item @samp{tcc -o myprog a.o b.o}
100 link @file{a.o} and @file{b.o} together and generate the executable @file{myprog}.
102 @item @samp{tcc -c a.c}
103 Compile @file{a.c} and generate object file @file{a.o}.
105 @item @samp{tcc -c asmfile.S}
106 Preprocess with C preprocess and assemble @file{asmfile.S} and generate
107 object file @file{asmfile.o}.
109 @item @samp{tcc -c asmfile.s}
110 Assemble (but not preprocess) @file{asmfile.s} and generate object file
111 @file{asmfile.o}.
113 @item @samp{tcc -r -o ab.o a.c b.c}
114 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them together and generate the object file @file{ab.o}.
116 @end table
118 Scripting:
120 TCC can be invoked from @emph{scripts}, just as shell scripts. You just
121 need to add @code{#!/usr/local/bin/tcc -run} at the start of your C source:
123 @example
124 #!/usr/local/bin/tcc -run
125 #include <stdio.h>
127 int main() 
129     printf("Hello World\n");
130     return 0;
132 @end example
133 @c man end
135 @section Option summary
137 General Options:
139 @c man begin OPTIONS
140 @table @option
141 @item -v
142 Display current TCC version.
144 @item -c
145 Generate an object file (@option{-o} option must also be given).
147 @item -o outfile
148 Put object file, executable, or dll into output file @file{outfile}.
150 @item -Bdir
151 Set the path where the tcc internal libraries can be found (default is
152 @file{PREFIX/lib/tcc}).
154 @item -bench
155 Output compilation statistics.
157 @item -run source [args...]
159 Compile file @var{source} and run it with the command line arguments
160 @var{args}. In order to be able to give more than one argument to a
161 script, several TCC options can be given @emph{after} the
162 @option{-run} option, separated by spaces. Example:
164 @example
165 tcc "-run -L/usr/X11R6/lib -lX11" ex4.c
166 @end example
168 In a script, it gives the following header:
170 @example
171 #!/usr/local/bin/tcc -run -L/usr/X11R6/lib -lX11
172 #include <stdlib.h>
173 int main(int argc, char **argv)
175     ...
177 @end example
179 @end table
181 Preprocessor options:
183 @table @option
184 @item -Idir
185 Specify an additional include path. Include paths are searched in the
186 order they are specified.
188 System include paths are always searched after. The default system
189 include paths are: @file{/usr/local/include}, @file{/usr/include}
190 and @file{PREFIX/lib/tcc/include}. (@file{PREFIX} is usually
191 @file{/usr} or @file{/usr/local}).
193 @item -Dsym[=val]
194 Define preprocessor symbol @samp{sym} to
195 val. If val is not present, its value is @samp{1}. Function-like macros can
196 also be defined: @option{-DF(a)=a+1}
198 @item -Usym
199 Undefine preprocessor symbol @samp{sym}.
200 @end table
202 Compilation flags:
204 Note: each of the following warning options has a negative form beginning with
205 @option{-fno-}.
207 @table @option
208 @item -funsigned-char
209 Let the @code{char} type be unsigned.
211 @item -fsigned-char
212 Let the @code{char} type be signed.
214 @end table
216 Warning options:
218 @table @option
219 @item -w
220 Disable all warnings.
222 @end table
224 Note: each of the following warning options has a negative form beginning with
225 @option{-Wno-}.
227 @table @option
228 @item -Wimplicit-function-declaration
229 Warn about implicit function declaration.
231 @item -Wunsupported
232 Warn about unsupported GCC features that are ignored by TCC.
234 @item -Wwrite-strings
235 Make string constants be of type @code{const char *} instead of @code{char
238 @item -Werror
239 Abort compilation if warnings are issued.
241 @item -Wall 
242 Activate all warnings, except @option{-Werror}, @option{-Wunusupported} and
243 @option{-Wwrite-strings}.
245 @end table
247 Linker options:
249 @table @option
250 @item -Ldir
251 Specify an additional static library path for the @option{-l} option. The
252 default library paths are @file{/usr/local/lib}, @file{/usr/lib} and @file{/lib}.
254 @item -lxxx
255 Link your program with dynamic library libxxx.so or static library
256 libxxx.a. The library is searched in the paths specified by the
257 @option{-L} option.
259 @item -shared
260 Generate a shared library instead of an executable (@option{-o} option
261 must also be given).
263 @item -static
264 Generate a statically linked executable (default is a shared linked
265 executable) (@option{-o} option must also be given).
267 @item -rdynamic
268 Export global symbols to the dynamic linker. It is useful when a library
269 opened with @code{dlopen()} needs to access executable symbols.
271 @item -r
272 Generate an object file combining all input files (@option{-o} option must
273 also be given).
275 @end table
277 Debugger options:
279 @table @option
280 @item -g
281 Generate run time debug information so that you get clear run time
282 error messages: @code{ test.c:68: in function 'test5()': dereferencing
283 invalid pointer} instead of the laconic @code{Segmentation
284 fault}.
286 @item -b
287 Generate additional support code to check
288 memory allocations and array/pointer bounds. @option{-g} is implied. Note
289 that the generated code is slower and bigger in this case.
291 @item -bt N
292 Display N callers in stack traces. This is useful with @option{-g} or
293 @option{-b}.
295 @end table
297 Note: GCC options @option{-Ox}, @option{-fx} and @option{-mx} are
298 ignored.
299 @c man end
301 @ignore
303 @setfilename tcc
304 @settitle Tiny C Compiler
306 @c man begin SEEALSO
307 gcc(1)
308 @c man end
310 @c man begin AUTHOR
311 Fabrice Bellard
312 @c man end
314 @end ignore
316 @chapter C language support
318 @section ANSI C
320 TCC implements all the ANSI C standard, including structure bit fields
321 and floating point numbers (@code{long double}, @code{double}, and
322 @code{float} fully supported).
324 @section ISOC99 extensions
326 TCC implements many features of the new C standard: ISO C99. Currently
327 missing items are: complex and imaginary numbers and variable length
328 arrays.
330 Currently implemented ISOC99 features:
332 @itemize
334 @item 64 bit @code{long long} types are fully supported.
336 @item The boolean type @code{_Bool} is supported.
338 @item @code{__func__} is a string variable containing the current
339 function name.
341 @item Variadic macros: @code{__VA_ARGS__} can be used for
342    function-like macros:
343 @example
344     #define dprintf(level, __VA_ARGS__) printf(__VA_ARGS__)
345 @end example
347 @noindent
348 @code{dprintf} can then be used with a variable number of parameters.
350 @item Declarations can appear anywhere in a block (as in C++).
352 @item Array and struct/union elements can be initialized in any order by
353   using designators:
354 @example
355     struct @{ int x, y; @} st[10] = @{ [0].x = 1, [0].y = 2 @};
357     int tab[10] = @{ 1, 2, [5] = 5, [9] = 9@};
358 @end example
359     
360 @item Compound initializers are supported:
361 @example
362     int *p = (int [])@{ 1, 2, 3 @};
363 @end example
364 to initialize a pointer pointing to an initialized array. The same
365 works for structures and strings.
367 @item Hexadecimal floating point constants are supported:
368 @example
369           double d = 0x1234p10;
370 @end example
372 @noindent
373 is the same as writing 
374 @example
375           double d = 4771840.0;
376 @end example
378 @item @code{inline} keyword is ignored.
380 @item @code{restrict} keyword is ignored.
381 @end itemize
383 @section GNU C extensions
385 TCC implements some GNU C extensions:
387 @itemize
389 @item array designators can be used without '=': 
390 @example
391     int a[10] = @{ [0] 1, [5] 2, 3, 4 @};
392 @end example
394 @item Structure field designators can be a label: 
395 @example
396     struct @{ int x, y; @} st = @{ x: 1, y: 1@};
397 @end example
398 instead of
399 @example
400     struct @{ int x, y; @} st = @{ .x = 1, .y = 1@};
401 @end example
403 @item @code{\e} is ASCII character 27.
405 @item case ranges : ranges can be used in @code{case}s:
406 @example
407     switch(a) @{
408     case 1 @dots{} 9:
409           printf("range 1 to 9\n");
410           break;
411     default:
412           printf("unexpected\n");
413           break;
414     @}
415 @end example
417 @item The keyword @code{__attribute__} is handled to specify variable or
418 function attributes. The following attributes are supported:
419   @itemize
420   @item @code{aligned(n)}: align data to n bytes (must be a power of two).
422   @item @code{section(name)}: generate function or data in assembly
423   section name (name is a string containing the section name) instead
424   of the default section.
426   @item @code{unused}: specify that the variable or the function is unused.
428   @item @code{cdecl}: use standard C calling convention.
430   @item @code{stdcall}: use Pascal-like calling convention.
432   @end itemize
434 Here are some examples:
435 @example
436     int a __attribute__ ((aligned(8), section(".mysection")));
437 @end example
439 @noindent
440 align variable @code{a} to 8 bytes and put it in section @code{.mysection}.
442 @example
443     int my_add(int a, int b) __attribute__ ((section(".mycodesection"))) 
444     @{
445         return a + b;
446     @}
447 @end example
449 @noindent
450 generate function @code{my_add} in section @code{.mycodesection}.
452 @item GNU style variadic macros:
453 @example
454     #define dprintf(fmt, args@dots{}) printf(fmt, ## args)
456     dprintf("no arg\n");
457     dprintf("one arg %d\n", 1);
458 @end example
460 @item @code{__FUNCTION__} is interpreted as C99 @code{__func__} 
461 (so it has not exactly the same semantics as string literal GNUC
462 where it is a string literal).
464 @item The @code{__alignof__} keyword can be used as @code{sizeof} 
465 to get the alignment of a type or an expression.
467 @item The @code{typeof(x)} returns the type of @code{x}. 
468 @code{x} is an expression or a type.
470 @item Computed gotos: @code{&&label} returns a pointer of type 
471 @code{void *} on the goto label @code{label}. @code{goto *expr} can be
472 used to jump on the pointer resulting from @code{expr}.
474 @item Inline assembly with asm instruction:
475 @cindex inline assembly
476 @cindex assembly, inline
477 @cindex __asm__
478 @example
479 static inline void * my_memcpy(void * to, const void * from, size_t n)
481 int d0, d1, d2;
482 __asm__ __volatile__(
483         "rep ; movsl\n\t"
484         "testb $2,%b4\n\t"
485         "je 1f\n\t"
486         "movsw\n"
487         "1:\ttestb $1,%b4\n\t"
488         "je 2f\n\t"
489         "movsb\n"
490         "2:"
491         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
492         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
493         : "memory");
494 return (to);
496 @end example
498 @noindent
499 @cindex gas
500 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
501 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
502 operands are supported.
504 @item @code{__builtin_types_compatible_p()} and @code{__builtin_constant_p()} 
505 are supported.
507 @end itemize
509 @section TinyCC extensions
511 @itemize
513 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to @code{1} to
514 indicate that you use TCC.
516 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
518 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
519 @code{5}).
521 @item @code{__BOUNDS_CHECKING_ON} is defined if bound checking is activated.
523 @end itemize
525 @chapter TinyCC Assembler
527 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
528 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
529 desactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
530 (the C compiler does not rely on the assembler).
532 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
533 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
534 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
536 @section Syntax
538 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
539 same as C.
541 @itemize
543 @item C and C++ comments are supported.
545 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
547 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
549 @end itemize
551 @section Expressions
553 @itemize
555 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
557 @item Unary operators: +, -, ~.
559 @item Binary operators in decreasing priority order:
561 @enumerate
562 @item *, /, %
563 @item &, |, ^
564 @item +, -
565 @end enumerate
567 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
568 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
569 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
570 are the same or if they are both defined and in the same section.
572 @end itemize
574 @section Labels
576 @itemize
578 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
580 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
581 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
582 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
584 @example
585  1:
586       jmp 1b /* jump to '1' label before */
587       jmp 1f /* jump to '1' label after */
588  1:
589 @end example
591 @end itemize
593 @section Directives
594 @cindex assembler directives
595 @cindex directives, assembler
596 @cindex .align
597 @cindex .skip
598 @cindex .space
599 @cindex .byte
600 @cindex .word
601 @cindex .short
602 @cindex .int
603 @cindex .long
604 @cindex .string
605 @cindex .globl
606 @cindex .section
607 @cindex .text
608 @cindex .data
609 @cindex .bss
611 All directives are preceeded by a '.'. The following directives are
612 supported:
614 @itemize
615 @item .align n[,value]
616 @item .skip n[,value]
617 @item .space n[,value]
618 @item .byte value1[,value2...]
619 @item .word value1[,value2...]
620 @item .short value1[,value2...]
621 @item .int value1[,value2...]
622 @item .long value1[,value2...]
623 @item .string string
624 @item .global symbol
625 @item .section section
626 @item .text
627 @item .data
628 @item .bss
629 @end itemize
631 @section X86 Assembler
632 @cindex assembler
634 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
635 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
636 tries to guess it from the operand sizes.
638 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
640 @chapter TinyCC Linker
641 @cindex linker
643 @section ELF file generation
644 @cindex ELF
646 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
647 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
648 external linker.
650 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
651 position independent code (PIC). It means that the dynamic library
652 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
654 TCC linker eliminates unreferenced object code in libraries. A single pass is
655 done on the object and library list, so the order in which object files and
656 libraries are specified is important (same constraint as GNU ld). No grouping
657 options (@option{--start-group} and @option{--end-group}) are supported.
659 @section ELF file loader
661 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
662 libraries (.so).
664 @section GNU Linker Scripts
665 @cindex scripts, linker
666 @cindex linker scripts
667 @cindex GROUP, linker command
668 @cindex FILE, linker command
669 @cindex OUTPUT_FORMAT, linker command
670 @cindex TARGET, linker command
672 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
673 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
674 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
676 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported. @code{OUTPUT_FORMAT}
677 and @code{TARGET} are ignored.
679 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
680 @example
681 /* GNU ld script
682    Use the shared library, but some functions are only in
683    the static library, so try that secondarily.  */
684 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
685 @end example
687 @node Bounds
688 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
689 @cindex bound checks
690 @cindex memory checks
692 This feature is activated with the @option{-b} (@pxref{Invoke}).
694 Note that pointer size is @emph{unchanged} and that code generated
695 with bound checks is @emph{fully compatible} with unchecked
696 code. When a pointer comes from unchecked code, it is assumed to be
697 valid. Even very obscure C code with casts should work correctly.
699 For more information about the ideas behind this method, see
700 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
702 Here are some examples of caught errors:
704 @table @asis
706 @item Invalid range with standard string function:
707 @example
709     char tab[10];
710     memset(tab, 0, 11);
712 @end example
714 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
715 @example
717     int tab[10];
718     for(i=0;i<11;i++) @{
719         sum += tab[i];
720     @}
722 @end example
724 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
725 @example
727     int *tab;
728     tab = malloc(20 * sizeof(int));
729     for(i=0;i<21;i++) @{
730         sum += tab4[i];
731     @}
732     free(tab);
734 @end example
736 @item Access of freed memory:
737 @example
739     int *tab;
740     tab = malloc(20 * sizeof(int));
741     free(tab);
742     for(i=0;i<20;i++) @{
743         sum += tab4[i];
744     @}
746 @end example
748 @item Double free:
749 @example
751     int *tab;
752     tab = malloc(20 * sizeof(int));
753     free(tab);
754     free(tab);
756 @end example
758 @end table
760 @node Libtcc
761 @chapter The @code{libtcc} library
763 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
764 dynamic code generation. 
766 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
767 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
769 The idea consists in giving a C string containing the program you want
770 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
771 symbol (function or variable) defined.
773 @chapter Developer's guide
775 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
776 it if you do not intend to modify the TCC code.
778 @section File reading
780 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
781 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
782 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
783 character.
785 @section Lexer
787 @code{next()} reads the next token in the current
788 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
789 expansion.
791 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
792 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
793 contains additional infos about the token (for example a constant value
794 if number or string token).
796 @section Parser
798 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
799 except:
801 @itemize
803 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
804 is done to count the number of elements.
806 @item For architectures where arguments are evaluated in 
807 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
809 @end itemize
811 @section Types
813 The types are stored in a single 'int' variable. It was choosen in the
814 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
815 be the best solution.
817 @example
818 #define VT_INT        0  /* integer type */
819 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
820 #define VT_SHORT      2  /* short type */
821 #define VT_VOID       3  /* void type */
822 #define VT_PTR        4  /* pointer */
823 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
824 #define VT_FUNC       6  /* function type */
825 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
826 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
827 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
828 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
829 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
830 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
831 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
832                             during parsing) */
833 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
834 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
835 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
836 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
838 #define VT_STRUCT_SHIFT 16   /* structure/enum name shift (16 bits left) */
839 @end example
841 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
842 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
843 store an identifier reference.
845 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
846 longs.
848 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
849 @code{VT_ARRAY} set.
851 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
852 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
853 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
854 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
856 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
858 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
859 integer:
861 @example
862 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
863 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
864 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
865 @end example
867 @section Symbols
869 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
870 contains @code{Sym} structures.
872 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
873 an idenfier is also a token, so a string is never necessary to store
874 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
875 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
876 usually a constant associated to the symbol.
878 Four main symbol stacks are defined:
880 @table @code
882 @item define_stack
883 for the macros (@code{#define}s).
885 @item global_stack
886 for the global variables, functions and types.
888 @item local_stack
889 for the local variables, functions and types.
891 @item global_label_stack
892 for the local labels (for @code{goto}).
894 @item label_stack
895 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
897 @end table
899 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
900 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
901 symbol stack.
903 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
904 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
905 is emptied.
907 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
908 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
909 global stack.
911 @section Sections
913 The generated code and datas are written in sections. The structure
914 @code{Section} contains all the necessary information for a given
915 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
916 is assumed for each section.
918 The following sections are predefined:
920 @table @code
922 @item text_section
923 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
924 current position in the code section.
926 @item data_section
927 contains initialized data
929 @item bss_section
930 contains uninitialized data
932 @item bounds_section
933 @itemx lbounds_section
934 are used when bound checking is activated
936 @item stab_section
937 @itemx stabstr_section
938 are used when debugging is actived to store debug information
940 @item symtab_section
941 @itemx strtab_section
942 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
944 @end table
946 @section Code generation
947 @cindex code generation
949 @subsection Introduction
951 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
952 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
953 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
954 little complicated.
956 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
957 the expression level. No intermediate representation of expression is
958 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
960 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
961 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
963 @subsection The value stack
964 @cindex value stack, introduction
966 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
967 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
968 stack entry is the structure @code{SValue}.
970 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
971 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
972 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
973 defined:
975 @example
976 #define VT_CONST     0x00f0
977 #define VT_LLOCAL    0x00f1
978 #define VT_LOCAL     0x00f2
979 #define VT_CMP       0x00f3
980 #define VT_JMP       0x00f4
981 #define VT_JMPI      0x00f5
982 #define VT_LVAL      0x0100
983 #define VT_SYM       0x0200
984 #define VT_MUSTCAST  0x0400
985 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
986 #define VT_BOUNDED   0x8000
987 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
988 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
989 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
990 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
991 @end example
993 @table @code
995 @item VT_CONST
996 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
997 @code{SValue.c}, depending on its type.
999 @item VT_LOCAL
1000 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
1001 stack.
1003 @item VT_CMP
1004 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
1005 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
1006 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
1008 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
1009 put in a normal register.
1011 @item VT_JMP
1012 @itemx VT_JMPI
1013 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
1014 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
1016 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
1017 operators.
1019 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
1020 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
1021 taken.
1023 @item VT_LVAL
1024 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
1025 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
1026 the wanted value. 
1028 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
1029 understand how TCC works.
1031 @item VT_LVAL_BYTE
1032 @itemx VT_LVAL_SHORT
1033 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
1034 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
1035 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
1037 @item VT_LLOCAL
1038 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LLOCAL} should be eliminated
1039 ASAP because its semantics are rather complicated.
1041 @item VT_MUSTCAST
1042 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
1043 is used (lazy casting).
1045 @item VT_SYM
1046 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
1048 @item VT_MUSTBOUND
1049 @itemx VT_BOUNDED
1050 are only used for optional bound checking.
1052 @end table
1054 @subsection Manipulating the value stack
1055 @cindex value stack
1057 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
1058 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
1059 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
1060 previous @var{vtop} in a safe storage.
1062 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
1063 code (for example if stacked floating point registers are used as on
1064 x86).
1066 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
1067 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
1068 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
1069 important function} of the code generator.
1071 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
1072 entries.
1074 @subsection CPU dependent code generation
1075 @cindex CPU dependent
1076 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
1078 @table @code
1080 @item load()
1081 must generate the code needed to load a stack value into a register.
1083 @item store()
1084 must generate the code needed to store a register into a stack value
1085 lvalue.
1087 @item gfunc_start()
1088 @itemx gfunc_param()
1089 @itemx gfunc_call()
1090 should generate a function call
1092 @item gfunc_prolog()
1093 @itemx gfunc_epilog()
1094 should generate a function prolog/epilog.
1096 @item gen_opi(op)
1097 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
1098 entries of the stack which are guaranted to contain integer types.
1100 The result value should be put on the stack.
1102 @item gen_opf(op)
1103 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
1104 entries of the stack are guaranted to contain floating point values of
1105 same types.
1107 @item gen_cvt_itof()
1108 integer to floating point conversion.
1110 @item gen_cvt_ftoi()
1111 floating point to integer conversion.
1113 @item gen_cvt_ftof()
1114 floating point to floating point of different size conversion.
1116 @item gen_bounded_ptr_add()
1117 @item gen_bounded_ptr_deref()
1118 are only used for bounds checking.
1120 @end table
1122 @section Optimizations done
1123 @cindex optimizations
1124 @cindex constant propagation
1125 @cindex strength reduction
1126 @cindex comparison operators
1127 @cindex caching processor flags
1128 @cindex flags, caching
1129 @cindex jump optimization
1130 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1131 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1132 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1133 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1134 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1135 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1137 @unnumbered Concept Index
1138 @printindex cp
1140 @bye
1142 @c Local variables:
1143 @c fill-column: 78
1144 @c texinfo-column-for-description: 32
1145 @c End: