.gnu.linkonce section support (useful to link with recent glibc)
[tinycc.git] / tcc-doc.texi
blob1396fb0d3bc4004c13d8f47a21e799bae67f5ec2
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
158 Run compiled source.
159 @end table
161 Preprocessor options:
163 @table @option
164 @item -Idir
165 Specify an additional include path. Include paths are searched in the
166 order they are specified.
168 System include paths are always searched after. The default system
169 include paths are: @file{/usr/local/include}, @file{/usr/include}
170 and @file{PREFIX/lib/tcc/include}. (@file{PREFIX} is usually
171 @file{/usr} or @file{/usr/local}).
173 @item -Dsym[=val]
174 Define preprocessor symbol @samp{sym} to
175 val. If val is not present, its value is @samp{1}. Function-like macros can
176 also be defined: @option{-DF(a)=a+1}
178 @item -Usym
179 Undefine preprocessor symbol @samp{sym}.
180 @end table
182 Warning options:
184 @table @option
185 @item -w
186 Disable all warnings.
188 @end table
190 Note: each of the following warning options has a negative form beginning with
191 @option{-Wno-}.
193 @table @option
194 @item -Wunsupported
195 Warn about unsupported GCC features that are ignored by TCC.
197 @item -Wwrite-strings
198 Make string constants being of type @code{const char *} intead of @code{char
201 @item -Werror
202 Abort compilation if warnings are issued.
204 @item -Wall 
205 Activate all warnings, except @option{-Werror}, @option{-Wunusupported} and
206 @option{-Wwrite-strings} (currently not useful).
208 @end table
210 Linker options:
212 @table @option
213 @item -Ldir
214 Specify an additional static library path for the @option{-l} option. The
215 default library paths are @file{/usr/local/lib}, @file{/usr/lib} and @file{/lib}.
217 @item -lxxx
218 Link your program with dynamic library libxxx.so or static library
219 libxxx.a. The library is searched in the paths specified by the
220 @option{-L} option.
222 @item -shared
223 Generate a shared library instead of an executable (@option{-o} option
224 must also be given).
226 @item -static
227 Generate a statically linked executable (default is a shared linked
228 executable) (@option{-o} option must also be given).
230 @item -rdynamic
231 Export global symbols to the dynamic linker. It is useful when a library
232 opened with @code{dlopen()} needs to access executable symbols.
234 @item -r
235 Generate an object file combining all input files (@option{-o} option must
236 also be given).
238 @end table
240 Debugger options:
242 @table @option
243 @item -g
244 Generate run time debug information so that you get clear run time
245 error messages: @code{ test.c:68: in function 'test5()': dereferencing
246 invalid pointer} instead of the laconic @code{Segmentation
247 fault}.
249 @item -b
250 Generate additional support code to check
251 memory allocations and array/pointer bounds. @option{-g} is implied. Note
252 that the generated code is slower and bigger in this case.
254 @item -bt N
255 Display N callers in stack traces. This is useful with @option{-g} or
256 @option{-b}.
258 @end table
260 Note: GCC options @option{-Ox}, @option{-fx} and @option{-mx} are
261 ignored.
262 @c man end
264 @ignore
266 @setfilename tcc
267 @settitle Tiny C Compiler
269 @c man begin SEEALSO
270 gcc(1)
271 @c man end
273 @c man begin AUTHOR
274 Fabrice Bellard
275 @c man end
277 @end ignore
279 @chapter C language support
281 @section ANSI C
283 TCC implements all the ANSI C standard, including structure bit fields
284 and floating point numbers (@code{long double}, @code{double}, and
285 @code{float} fully supported).
287 @section ISOC99 extensions
289 TCC implements many features of the new C standard: ISO C99. Currently
290 missing items are: complex and imaginary numbers and variable length
291 arrays.
293 Currently implemented ISOC99 features:
295 @itemize
297 @item 64 bit @code{long long} types are fully supported.
299 @item The boolean type @code{_Bool} is supported.
301 @item @code{__func__} is a string variable containing the current
302 function name.
304 @item Variadic macros: @code{__VA_ARGS__} can be used for
305    function-like macros:
306 @example
307     #define dprintf(level, __VA_ARGS__) printf(__VA_ARGS__)
308 @end example
310 @noindent
311 @code{dprintf} can then be used with a variable number of parameters.
313 @item Declarations can appear anywhere in a block (as in C++).
315 @item Array and struct/union elements can be initialized in any order by
316   using designators:
317 @example
318     struct @{ int x, y; @} st[10] = @{ [0].x = 1, [0].y = 2 @};
320     int tab[10] = @{ 1, 2, [5] = 5, [9] = 9@};
321 @end example
322     
323 @item Compound initializers are supported:
324 @example
325     int *p = (int [])@{ 1, 2, 3 @};
326 @end example
327 to initialize a pointer pointing to an initialized array. The same
328 works for structures and strings.
330 @item Hexadecimal floating point constants are supported:
331 @example
332           double d = 0x1234p10;
333 @end example
335 @noindent
336 is the same as writing 
337 @example
338           double d = 4771840.0;
339 @end example
341 @item @code{inline} keyword is ignored.
343 @item @code{restrict} keyword is ignored.
344 @end itemize
346 @section GNU C extensions
348 TCC implements some GNU C extensions:
350 @itemize
352 @item array designators can be used without '=': 
353 @example
354     int a[10] = @{ [0] 1, [5] 2, 3, 4 @};
355 @end example
357 @item Structure field designators can be a label: 
358 @example
359     struct @{ int x, y; @} st = @{ x: 1, y: 1@};
360 @end example
361 instead of
362 @example
363     struct @{ int x, y; @} st = @{ .x = 1, .y = 1@};
364 @end example
366 @item @code{\e} is ASCII character 27.
368 @item case ranges : ranges can be used in @code{case}s:
369 @example
370     switch(a) @{
371     case 1 @dots{} 9:
372           printf("range 1 to 9\n");
373           break;
374     default:
375           printf("unexpected\n");
376           break;
377     @}
378 @end example
380 @item The keyword @code{__attribute__} is handled to specify variable or
381 function attributes. The following attributes are supported:
382   @itemize
383   @item @code{aligned(n)}: align data to n bytes (must be a power of two).
385   @item @code{section(name)}: generate function or data in assembly
386   section name (name is a string containing the section name) instead
387   of the default section.
389   @item @code{unused}: specify that the variable or the function is unused.
391   @item @code{cdecl}: use standard C calling convention.
393   @item @code{stdcall}: use Pascal-like calling convention.
395   @end itemize
397 Here are some examples:
398 @example
399     int a __attribute__ ((aligned(8), section(".mysection")));
400 @end example
402 @noindent
403 align variable @code{a} to 8 bytes and put it in section @code{.mysection}.
405 @example
406     int my_add(int a, int b) __attribute__ ((section(".mycodesection"))) 
407     @{
408         return a + b;
409     @}
410 @end example
412 @noindent
413 generate function @code{my_add} in section @code{.mycodesection}.
415 @item GNU style variadic macros:
416 @example
417     #define dprintf(fmt, args@dots{}) printf(fmt, ## args)
419     dprintf("no arg\n");
420     dprintf("one arg %d\n", 1);
421 @end example
423 @item @code{__FUNCTION__} is interpreted as C99 @code{__func__} 
424 (so it has not exactly the same semantics as string literal GNUC
425 where it is a string literal).
427 @item The @code{__alignof__} keyword can be used as @code{sizeof} 
428 to get the alignment of a type or an expression.
430 @item The @code{typeof(x)} returns the type of @code{x}. 
431 @code{x} is an expression or a type.
433 @item Computed gotos: @code{&&label} returns a pointer of type 
434 @code{void *} on the goto label @code{label}. @code{goto *expr} can be
435 used to jump on the pointer resulting from @code{expr}.
437 @item Inline assembly with asm instruction:
438 @cindex inline assembly
439 @cindex assembly, inline
440 @cindex __asm__
441 @example
442 static inline void * my_memcpy(void * to, const void * from, size_t n)
444 int d0, d1, d2;
445 __asm__ __volatile__(
446         "rep ; movsl\n\t"
447         "testb $2,%b4\n\t"
448         "je 1f\n\t"
449         "movsw\n"
450         "1:\ttestb $1,%b4\n\t"
451         "je 2f\n\t"
452         "movsb\n"
453         "2:"
454         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
455         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
456         : "memory");
457 return (to);
459 @end example
461 @noindent
462 @cindex gas
463 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
464 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
465 operands are supported.
467 @item @code{__builtin_types_compatible_p()} and @code{__builtin_constant_p()} 
468 are supported.
470 @end itemize
472 @section TinyCC extensions
474 @itemize
476 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to @code{1} to
477 indicate that you use TCC.
479 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
481 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
482 @code{5}).
484 @item @code{__BOUNDS_CHECKING_ON} is defined if bound checking is activated.
486 @end itemize
488 @chapter TinyCC Assembler
490 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
491 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
492 desactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
493 (the C compiler does not rely on the assembler).
495 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
496 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
497 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
499 @section Syntax
501 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
502 same as C.
504 @itemize
506 @item C and C++ comments are supported.
508 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
510 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
512 @end itemize
514 @section Expressions
516 @itemize
518 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
520 @item Unary operators: +, -, ~.
522 @item Binary operators in decreasing priority order:
524 @enumerate
525 @item *, /, %
526 @item &, |, ^
527 @item +, -
528 @end enumerate
530 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
531 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
532 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
533 are the same or if they are both defined and in the same section.
535 @end itemize
537 @section Labels
539 @itemize
541 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
543 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
544 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
545 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
547 @example
548  1:
549       jmp 1b /* jump to '1' label before */
550       jmp 1f /* jump to '1' label after */
551  1:
552 @end example
554 @end itemize
556 @section Directives
557 @cindex assembler directives
558 @cindex directives, assembler
559 @cindex .align
560 @cindex .skip
561 @cindex .space
562 @cindex .byte
563 @cindex .word
564 @cindex .short
565 @cindex .int
566 @cindex .long
567 @cindex .string
568 @cindex .globl
569 @cindex .section
570 @cindex .text
571 @cindex .data
572 @cindex .bss
574 All directives are preceeded by a '.'. The following directives are
575 supported:
577 @itemize
578 @item .align n[,value]
579 @item .skip n[,value]
580 @item .space n[,value]
581 @item .byte value1[,value2...]
582 @item .word value1[,value2...]
583 @item .short value1[,value2...]
584 @item .int value1[,value2...]
585 @item .long value1[,value2...]
586 @item .string string
587 @item .global symbol
588 @item .section section
589 @item .text
590 @item .data
591 @item .bss
592 @end itemize
594 @section X86 Assembler
595 @cindex assembler
597 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
598 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
599 tries to guess it from the operand sizes.
601 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
603 @chapter TinyCC Linker
604 @cindex linker
606 @section ELF file generation
607 @cindex ELF
609 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
610 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
611 external linker.
613 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
614 position independent code (PIC). It means that the dynamic library
615 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
617 TCC linker eliminates unreferenced object code in libraries. A single pass is
618 done on the object and library list, so the order in which object files and
619 libraries are specified is important (same constraint as GNU ld). No grouping
620 options (@option{--start-group} and @option{--end-group}) are supported.
622 @section ELF file loader
624 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
625 libraries (.so).
627 @section GNU Linker Scripts
628 @cindex scripts, linker
629 @cindex linker scripts
630 @cindex GROUP, linker command
631 @cindex FILE, linker command
632 @cindex OUTPUT_FORMAT, linker command
633 @cindex TARGET, linker command
635 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
636 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
637 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
639 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported. @code{OUTPUT_FORMAT}
640 and @code{TARGET} are ignored.
642 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
643 @example
644 /* GNU ld script
645    Use the shared library, but some functions are only in
646    the static library, so try that secondarily.  */
647 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
648 @end example
650 @node Bounds
651 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
652 @cindex bound checks
653 @cindex memory checks
655 This feature is activated with the @option{-b} (@pxref{Invoke}).
657 Note that pointer size is @emph{unchanged} and that code generated
658 with bound checks is @emph{fully compatible} with unchecked
659 code. When a pointer comes from unchecked code, it is assumed to be
660 valid. Even very obscure C code with casts should work correctly.
662 For more information about the ideas behind this method, see
663 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
665 Here are some examples of caught errors:
667 @table @asis
669 @item Invalid range with standard string function:
670 @example
672     char tab[10];
673     memset(tab, 0, 11);
675 @end example
677 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
678 @example
680     int tab[10];
681     for(i=0;i<11;i++) @{
682         sum += tab[i];
683     @}
685 @end example
687 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
688 @example
690     int *tab;
691     tab = malloc(20 * sizeof(int));
692     for(i=0;i<21;i++) @{
693         sum += tab4[i];
694     @}
695     free(tab);
697 @end example
699 @item Access of freed memory:
700 @example
702     int *tab;
703     tab = malloc(20 * sizeof(int));
704     free(tab);
705     for(i=0;i<20;i++) @{
706         sum += tab4[i];
707     @}
709 @end example
711 @item Double free:
712 @example
714     int *tab;
715     tab = malloc(20 * sizeof(int));
716     free(tab);
717     free(tab);
719 @end example
721 @end table
723 @node Libtcc
724 @chapter The @code{libtcc} library
726 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
727 dynamic code generation. 
729 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
730 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
732 The idea consists in giving a C string containing the program you want
733 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
734 symbol (function or variable) defined.
736 @chapter Developer's guide
738 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
739 it if you do not intend to modify the TCC code.
741 @section File reading
743 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
744 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
745 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
746 character.
748 @section Lexer
750 @code{next()} reads the next token in the current
751 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
752 expansion.
754 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
755 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
756 contains additional infos about the token (for example a constant value
757 if number or string token).
759 @section Parser
761 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
762 except:
764 @itemize
766 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
767 is done to count the number of elements.
769 @item For architectures where arguments are evaluated in 
770 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
772 @end itemize
774 @section Types
776 The types are stored in a single 'int' variable. It was choosen in the
777 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
778 be the best solution.
780 @example
781 #define VT_INT        0  /* integer type */
782 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
783 #define VT_SHORT      2  /* short type */
784 #define VT_VOID       3  /* void type */
785 #define VT_PTR        4  /* pointer */
786 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
787 #define VT_FUNC       6  /* function type */
788 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
789 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
790 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
791 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
792 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
793 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
794 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
795                             during parsing) */
796 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
797 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
798 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
799 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
801 #define VT_STRUCT_SHIFT 16   /* structure/enum name shift (16 bits left) */
802 @end example
804 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
805 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
806 store an identifier reference.
808 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
809 longs.
811 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
812 @code{VT_ARRAY} set.
814 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
815 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
816 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
817 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
819 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
821 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
822 integer:
824 @example
825 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
826 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
827 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
828 @end example
830 @section Symbols
832 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
833 contains @code{Sym} structures.
835 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
836 an idenfier is also a token, so a string is never necessary to store
837 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
838 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
839 usually a constant associated to the symbol.
841 Four main symbol stacks are defined:
843 @table @code
845 @item define_stack
846 for the macros (@code{#define}s).
848 @item global_stack
849 for the global variables, functions and types.
851 @item local_stack
852 for the local variables, functions and types.
854 @item global_label_stack
855 for the local labels (for @code{goto}).
857 @item label_stack
858 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
860 @end table
862 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
863 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
864 symbol stack.
866 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
867 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
868 is emptied.
870 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
871 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
872 global stack.
874 @section Sections
876 The generated code and datas are written in sections. The structure
877 @code{Section} contains all the necessary information for a given
878 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
879 is assumed for each section.
881 The following sections are predefined:
883 @table @code
885 @item text_section
886 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
887 current position in the code section.
889 @item data_section
890 contains initialized data
892 @item bss_section
893 contains uninitialized data
895 @item bounds_section
896 @itemx lbounds_section
897 are used when bound checking is activated
899 @item stab_section
900 @itemx stabstr_section
901 are used when debugging is actived to store debug information
903 @item symtab_section
904 @itemx strtab_section
905 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
907 @end table
909 @section Code generation
910 @cindex code generation
912 @subsection Introduction
914 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
915 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
916 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
917 little complicated.
919 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
920 the expression level. No intermediate representation of expression is
921 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
923 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
924 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
926 @subsection The value stack
927 @cindex value stack, introduction
929 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
930 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
931 stack entry is the structure @code{SValue}.
933 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
934 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
935 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
936 defined:
938 @example
939 #define VT_CONST     0x00f0
940 #define VT_LLOCAL    0x00f1
941 #define VT_LOCAL     0x00f2
942 #define VT_CMP       0x00f3
943 #define VT_JMP       0x00f4
944 #define VT_JMPI      0x00f5
945 #define VT_LVAL      0x0100
946 #define VT_SYM       0x0200
947 #define VT_MUSTCAST  0x0400
948 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
949 #define VT_BOUNDED   0x8000
950 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
951 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
952 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
953 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
954 @end example
956 @table @code
958 @item VT_CONST
959 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
960 @code{SValue.c}, depending on its type.
962 @item VT_LOCAL
963 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
964 stack.
966 @item VT_CMP
967 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
968 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
969 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
971 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
972 put in a normal register.
974 @item VT_JMP
975 @itemx VT_JMPI
976 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
977 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
979 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
980 operators.
982 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
983 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
984 taken.
986 @item VT_LVAL
987 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
988 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
989 the wanted value. 
991 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
992 understand how TCC works.
994 @item VT_LVAL_BYTE
995 @itemx VT_LVAL_SHORT
996 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
997 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
998 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
1000 @item VT_LLOCAL
1001 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LLOCAL} should be eliminated
1002 ASAP because its semantics are rather complicated.
1004 @item VT_MUSTCAST
1005 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
1006 is used (lazy casting).
1008 @item VT_SYM
1009 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
1011 @item VT_MUSTBOUND
1012 @itemx VT_BOUNDED
1013 are only used for optional bound checking.
1015 @end table
1017 @subsection Manipulating the value stack
1018 @cindex value stack
1020 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
1021 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
1022 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
1023 previous @var{vtop} in a safe storage.
1025 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
1026 code (for example if stacked floating point registers are used as on
1027 x86).
1029 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
1030 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
1031 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
1032 important function} of the code generator.
1034 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
1035 entries.
1037 @subsection CPU dependent code generation
1038 @cindex CPU dependent
1039 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
1041 @table @code
1043 @item load()
1044 must generate the code needed to load a stack value into a register.
1046 @item store()
1047 must generate the code needed to store a register into a stack value
1048 lvalue.
1050 @item gfunc_start()
1051 @itemx gfunc_param()
1052 @itemx gfunc_call()
1053 should generate a function call
1055 @item gfunc_prolog()
1056 @itemx gfunc_epilog()
1057 should generate a function prolog/epilog.
1059 @item gen_opi(op)
1060 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
1061 entries of the stack which are guaranted to contain integer types.
1063 The result value should be put on the stack.
1065 @item gen_opf(op)
1066 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
1067 entries of the stack are guaranted to contain floating point values of
1068 same types.
1070 @item gen_cvt_itof()
1071 integer to floating point conversion.
1073 @item gen_cvt_ftoi()
1074 floating point to integer conversion.
1076 @item gen_cvt_ftof()
1077 floating point to floating point of different size conversion.
1079 @item gen_bounded_ptr_add()
1080 @item gen_bounded_ptr_deref()
1081 are only used for bounds checking.
1083 @end table
1085 @section Optimizations done
1086 @cindex optimizations
1087 @cindex constant propagation
1088 @cindex strength reduction
1089 @cindex comparison operators
1090 @cindex caching processor flags
1091 @cindex flags, caching
1092 @cindex jump optimization
1093 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1094 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1095 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1096 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1097 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1098 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1100 @unnumbered Concept Index
1101 @printindex cp
1103 @bye
1105 @c Local variables:
1106 @c fill-column: 78
1107 @c texinfo-column-for-description: 32
1108 @c End: