added config.texi
[tinycc.git] / tcc-doc.texi
blob8628dafc94a752f16ef53ad98344d16939d6add3
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 version.texi
9 @ifinfo
10 Bla bla bla
11 @end ifinfo
13 @iftex
14 @titlepage
15 @afourpaper
16 @sp 7
17 @center @titlefont{Tiny C Compiler Reference Documentation}
18 @sp 3
19 @end titlepage
20 @headings double
21 @end iftex
23 @ifnothtml
24 @contents
25 @end ifnothtml
27 @ifnottex
28 @node Top, Introduction, (dir), (dir)
29 @top Tiny C Compiler Reference Documentation
31 This manual documents version @value{VERSION} of the Tiny C Compiler.
33 @menu
34 * Introduction::                Introduction to tcc.
35 * Invoke::                      Invocation of tcc (command line, options).
36 * Bounds::                      Automatic bounds-checking of C code.
37 * Libtcc::                      bla bla bla.
38 @end menu
39 @end ifnottex
41 @node Introduction
42 @chapter Introduction
44 TinyCC (aka TCC) is a small but hyper fast C compiler. Unlike other C
45 compilers, it is meant to be self-relying: you do not need an
46 external assembler or linker because TCC does that for you.
48 TCC compiles so @emph{fast} that even for big projects @code{Makefile}s may
49 not be necessary. 
51 TCC not only supports ANSI C, but also most of the new ISO C99
52 standard and many GNUC extensions including inline assembly.
54 TCC can also be used to make @emph{C scripts}, i.e. pieces of C source
55 that you run as a Perl or Python script. Compilation is so fast that
56 your script will be as fast as if it was an executable.
58 TCC can also automatically generate memory and bound checks
59 (@pxref{Bounds}) while allowing all C pointers operations. TCC can do
60 these checks even if non patched libraries are used.
62 With @code{libtcc}, you can use TCC as a backend for dynamic code
63 generation (@pxref{Libtcc}).
65 @node Invoke
66 @chapter Command line invocation
68 @section Quick start
70 @example
71 usage: tcc [-c] [-o outfile] [-Bdir] [-bench] [-Idir] [-Dsym[=val]] [-Usym]
72            [-g] [-b] [-bt N] [-Ldir] [-llib] [-shared] [-static]
73            [--] infile1 [infile2... --] [infile_args...]
74 @end example
76 @noindent
77 TCC options are a very much like gcc options. The main difference is that TCC
78 can also execute directly the resulting program and give it runtime
79 arguments.
81 Here are some examples to understand the logic:
83 @table @code
84 @item @samp{tcc a.c}
85 Compile @file{a.c} and execute it directly
87 @item @samp{tcc a.c arg1}
88 Compile a.c and execute it directly. arg1 is given as first argument to
89 the @code{main()} of a.c.
91 @item @samp{tcc -- a.c b.c -- arg1}
92 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them together and execute them. arg1 is given
93 as first argument to the @code{main()} of the resulting program. Because
94 multiple C files are specified, @option{--} are necessary to clearly separate the
95 program arguments from the TCC options.
97 @item @samp{tcc -o myprog a.c b.c}
98 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them and generate the executable @file{myprog}.
100 @item @samp{tcc -o myprog a.o b.o}
101 link @file{a.o} and @file{b.o} together and generate the executable @file{myprog}.
103 @item @samp{tcc -c a.c}
104 Compile @file{a.c} and generate object file @file{a.o}.
106 @item @samp{tcc -c asmfile.S}
107 Preprocess with C preprocess and assemble @file{asmfile.S} and generate
108 object file @file{asmfile.o}.
110 @item @samp{tcc -c asmfile.s}
111 Assemble (but not preprocess) @file{asmfile.s} and generate object file
112 @file{asmfile.o}.
114 @item @samp{tcc -r -o ab.o a.c b.c}
115 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them together and generate the object file @file{ab.o}.
117 @end table
119 Scripting:
121 TCC can be invoked from @emph{scripts}, just as shell scripts. You just
122 need to add @code{#!/usr/local/bin/tcc} at the start of your C source:
124 @example
125 #!/usr/local/bin/tcc
126 #include <stdio.h>
128 int main() 
130     printf("Hello World\n");
131     return 0;
133 @end example
135 @section Option summary
137 General Options:
139 @table @option
140 @item -c
141 Generate an object file (@option{-o} option must also be given).
143 @item -o outfile
144 Put object file, executable, or dll into output file @file{outfile}.
146 @item -Bdir
147 Set the path where the tcc internal libraries can be found (default is
148 @file{PREFIX/lib/tcc}).
150 @item -bench
151 Output compilation statistics.
152 @end table
154 Preprocessor options:
156 @table @option
157 @item -Idir
158 Specify an additional include path. Include paths are searched in the
159 order they are specified.
161 System include paths are always searched after. The default system
162 include paths are: @file{/usr/local/include}, @file{/usr/include}
163 and @file{PREFIX/lib/tcc/include}. (@file{PREFIX} is usually
164 @file{/usr} or @file{/usr/local}).
166 @item -Dsym[=val]
167 Define preprocessor symbol @samp{sym} to
168 val. If val is not present, its value is @samp{1}. Function-like macros can
169 also be defined: @option{-DF(a)=a+1}
171 @item -Usym
172 Undefine preprocessor symbol @samp{sym}.
173 @end table
175 Linker options:
177 @table @option
178 @item -Ldir
179 Specify an additional static library path for the @option{-l} option. The
180 default library paths are @file{/usr/local/lib}, @file{/usr/lib} and @file{/lib}.
182 @item -lxxx
183 Link your program with dynamic library libxxx.so or static library
184 libxxx.a. The library is searched in the paths specified by the
185 @option{-L} option.
187 @item -shared
188 Generate a shared library instead of an executable (@option{-o} option
189 must also be given).
191 @item -static
192 Generate a statically linked executable (default is a shared linked
193 executable) (@option{-o} option must also be given).
195 @item -r
196 Generate an object file combining all input files (@option{-o} option must
197 also be given).
199 @end table
201 Debugger options:
203 @table @option
204 @item -g
205 Generate run time debug information so that you get clear run time
206 error messages: @code{ test.c:68: in function 'test5()': dereferencing
207 invalid pointer} instead of the laconic @code{Segmentation
208 fault}.
210 @item -b
211 Generate additional support code to check
212 memory allocations and array/pointer bounds. @option{-g} is implied. Note
213 that the generated code is slower and bigger in this case.
215 @item -bt N
216 Display N callers in stack traces. This is useful with @option{-g} or
217 @option{-b}.
219 @end table
221 Note: GCC options @option{-Ox}, @option{-Wx}, @option{-fx} and @option{-mx} are
222 ignored.
224 @chapter C language support
226 @section ANSI C
228 TCC implements all the ANSI C standard, including structure bit fields
229 and floating point numbers (@code{long double}, @code{double}, and
230 @code{float} fully supported).
232 @section ISOC99 extensions
234 TCC implements many features of the new C standard: ISO C99. Currently
235 missing items are: complex and imaginary numbers and variable length
236 arrays.
238 Currently implemented ISOC99 features:
240 @itemize
242 @item 64 bit @code{long long} types are fully supported.
244 @item The boolean type @code{_Bool} is supported.
246 @item @code{__func__} is a string variable containing the current
247 function name.
249 @item Variadic macros: @code{__VA_ARGS__} can be used for
250    function-like macros:
251 @example
252     #define dprintf(level, __VA_ARGS__) printf(__VA_ARGS__)
253 @end example
255 @noindent
256 @code{dprintf} can then be used with a variable number of parameters.
258 @item Declarations can appear anywhere in a block (as in C++).
260 @item Array and struct/union elements can be initialized in any order by
261   using designators:
262 @example
263     struct @{ int x, y; @} st[10] = @{ [0].x = 1, [0].y = 2 @};
265     int tab[10] = @{ 1, 2, [5] = 5, [9] = 9@};
266 @end example
267     
268 @item Compound initializers are supported:
269 @example
270     int *p = (int [])@{ 1, 2, 3 @};
271 @end example
272 to initialize a pointer pointing to an initialized array. The same
273 works for structures and strings.
275 @item Hexadecimal floating point constants are supported:
276 @example
277           double d = 0x1234p10;
278 @end example
280 @noindent
281 is the same as writing 
282 @example
283           double d = 4771840.0;
284 @end example
286 @item @code{inline} keyword is ignored.
288 @item @code{restrict} keyword is ignored.
289 @end itemize
291 @section GNU C extensions
293 TCC implements some GNU C extensions:
295 @itemize
297 @item array designators can be used without '=': 
298 @example
299     int a[10] = @{ [0] 1, [5] 2, 3, 4 @};
300 @end example
302 @item Structure field designators can be a label: 
303 @example
304     struct @{ int x, y; @} st = @{ x: 1, y: 1@};
305 @end example
306 instead of
307 @example
308     struct @{ int x, y; @} st = @{ .x = 1, .y = 1@};
309 @end example
311 @item @code{\e} is ASCII character 27.
313 @item case ranges : ranges can be used in @code{case}s:
314 @example
315     switch(a) @{
316     case 1 @dots{} 9:
317           printf("range 1 to 9\n");
318           break;
319     default:
320           printf("unexpected\n");
321           break;
322     @}
323 @end example
325 @item The keyword @code{__attribute__} is handled to specify variable or
326 function attributes. The following attributes are supported:
327   @itemize
328   @item @code{aligned(n)}: align data to n bytes (must be a power of two).
330   @item @code{section(name)}: generate function or data in assembly
331   section name (name is a string containing the section name) instead
332   of the default section.
334   @item @code{unused}: specify that the variable or the function is unused.
336   @item @code{cdecl}: use standard C calling convention.
338   @item @code{stdcall}: use Pascal-like calling convention.
340   @end itemize
342 Here are some examples:
343 @example
344     int a __attribute__ ((aligned(8), section(".mysection")));
345 @end example
347 @noindent
348 align variable @code{a} to 8 bytes and put it in section @code{.mysection}.
350 @example
351     int my_add(int a, int b) __attribute__ ((section(".mycodesection"))) 
352     @{
353         return a + b;
354     @}
355 @end example
357 @noindent
358 generate function @code{my_add} in section @code{.mycodesection}.
360 @item GNU style variadic macros:
361 @example
362     #define dprintf(fmt, args@dots{}) printf(fmt, ## args)
364     dprintf("no arg\n");
365     dprintf("one arg %d\n", 1);
366 @end example
368 @item @code{__FUNCTION__} is interpreted as C99 @code{__func__} 
369 (so it has not exactly the same semantics as string literal GNUC
370 where it is a string literal).
372 @item The @code{__alignof__} keyword can be used as @code{sizeof} 
373 to get the alignment of a type or an expression.
375 @item The @code{typeof(x)} returns the type of @code{x}. 
376 @code{x} is an expression or a type.
378 @item Computed gotos: @code{&&label} returns a pointer of type 
379 @code{void *} on the goto label @code{label}. @code{goto *expr} can be
380 used to jump on the pointer resulting from @code{expr}.
382 @item Inline assembly with asm instruction:
383 @cindex inline assembly
384 @cindex assembly, inline
385 @cindex __asm__
386 @example
387 static inline void * my_memcpy(void * to, const void * from, size_t n)
389 int d0, d1, d2;
390 __asm__ __volatile__(
391         "rep ; movsl\n\t"
392         "testb $2,%b4\n\t"
393         "je 1f\n\t"
394         "movsw\n"
395         "1:\ttestb $1,%b4\n\t"
396         "je 2f\n\t"
397         "movsb\n"
398         "2:"
399         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
400         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
401         : "memory");
402 return (to);
404 @end example
406 @noindent
407 @cindex gas
408 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
409 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
410 operands are supported.
412 @end itemize
414 @section TinyCC extensions
416 @itemize
418 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to @code{1} to
419 indicate that you use TCC.
421 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
423 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
424 @code{5}).
426 @item @code{__BOUNDS_CHECKING_ON} is defined if bound checking is activated.
428 @end itemize
430 @chapter TinyCC Assembler
432 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
433 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
434 desactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
435 (the C compiler does not rely on the assembler).
437 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
438 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
439 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
441 @section Syntax
443 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
444 same as C.
446 @itemize
448 @item C and C++ comments are supported.
450 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
452 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
454 @end itemize
456 @section Expressions
458 @itemize
460 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
462 @item Unary operators: +, -, ~.
464 @item Binary operators in decreasing priority order:
466 @enumerate
467 @item *, /, %
468 @item &, |, ^
469 @item +, -
470 @end enumerate
472 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
473 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
474 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
475 are the same or if they are both defined and in the same section.
477 @end itemize
479 @section Labels
481 @itemize
483 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
485 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
486 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
487 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
489 @example
490  1:
491       jmp 1b /* jump to '1' label before */
492       jmp 1f /* jump to '1' label after */
493  1:
494 @end example
496 @end itemize
498 @section Directives
499 @cindex assembler directives
500 @cindex directives, assembler
501 @cindex .align
502 @cindex .skip
503 @cindex .space
504 @cindex .byte
505 @cindex .word
506 @cindex .short
507 @cindex .int
508 @cindex .long
510 All directives are preceeded by a '.'. The following directives are
511 supported:
513 @itemize
514 @item .align n[,value]
515 @item .skip n[,value]
516 @item .space n[,value]
517 @item .byte value1[,value2...]
518 @item .word value1[,value2...]
519 @item .short value1[,value2...]
520 @item .int value1[,value2...]
521 @item .long value1[,value2...]
522 @end itemize
524 @section X86 Assembler
525 @cindex assembler
527 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
528 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
529 tries to guess it from the operand sizes.
531 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
533 @chapter TinyCC Linker
534 @cindex linker
536 @section ELF file generation
537 @cindex ELF
539 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
540 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
541 external linker.
543 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
544 position independent code (PIC). It means that the dynamic librairy
545 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
547 TCC linker cannot currently eliminate unused object code. But TCC
548 will soon integrate a novel feature not found in GNU tools: unused code
549 will be eliminated at the function or variable level, provided you only
550 use TCC to compile your files.
552 @section ELF file loader
554 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
555 libraries (.so).
557 @section GNU Linker Scripts
558 @cindex scripts, linker
559 @cindex linker scripts
560 @cindex GROUP, linker command
561 @cindex FILE, linker command
563 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
564 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
565 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
567 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported.
569 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
570 @example
571 /* GNU ld script
572    Use the shared library, but some functions are only in
573    the static library, so try that secondarily.  */
574 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
575 @end example
577 @node Bounds
578 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
579 @cindex bound checks
580 @cindex memory checks
582 This feature is activated with the @option{-b} (@pxref{Invoke}).
584 Note that pointer size is @emph{unchanged} and that code generated
585 with bound checks is @emph{fully compatible} with unchecked
586 code. When a pointer comes from unchecked code, it is assumed to be
587 valid. Even very obscure C code with casts should work correctly.
589 For more information about the ideas behind this method, see
590 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
592 Here are some examples of caught errors:
594 @table @asis
596 @item Invalid range with standard string function:
597 @example
599     char tab[10];
600     memset(tab, 0, 11);
602 @end example
604 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
605 @example
607     int tab[10];
608     for(i=0;i<11;i++) @{
609         sum += tab[i];
610     @}
612 @end example
614 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
615 @example
617     int *tab;
618     tab = malloc(20 * sizeof(int));
619     for(i=0;i<21;i++) @{
620         sum += tab4[i];
621     @}
622     free(tab);
624 @end example
626 @item Access of freed memory:
627 @example
629     int *tab;
630     tab = malloc(20 * sizeof(int));
631     free(tab);
632     for(i=0;i<20;i++) @{
633         sum += tab4[i];
634     @}
636 @end example
638 @item Double free:
639 @example
641     int *tab;
642     tab = malloc(20 * sizeof(int));
643     free(tab);
644     free(tab);
646 @end example
648 @end table
650 @node Libtcc
651 @chapter The @code{libtcc} library
653 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
654 dynamic code generation. 
656 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
657 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
659 The idea consists in giving a C string containing the program you want
660 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
661 symbol (function or variable) defined.
663 @chapter Developer's guide
665 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
666 it if you do not intend to modify the TCC code.
668 @section File reading
670 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
671 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
672 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
673 character.
675 @section Lexer
677 @code{next()} reads the next token in the current
678 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
679 expansion.
681 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
682 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
683 contains additional infos about the token (for example a constant value
684 if number or string token).
686 @section Parser
688 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
689 except:
691 @itemize
693 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
694 is done to count the number of elements.
696 @item For architectures where arguments are evaluated in 
697 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
699 @end itemize
701 @section Types
703 The types are stored in a single 'int' variable. It was choosen in the
704 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
705 be the best solution.
707 @example
708 #define VT_INT        0  /* integer type */
709 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
710 #define VT_SHORT      2  /* short type */
711 #define VT_VOID       3  /* void type */
712 #define VT_PTR        4  /* pointer */
713 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
714 #define VT_FUNC       6  /* function type */
715 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
716 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
717 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
718 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
719 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
720 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
721 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
722                             during parsing) */
723 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
724 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
725 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
726 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
728 #define VT_STRUCT_SHIFT 16   /* structure/enum name shift (16 bits left) */
729 @end example
731 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
732 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
733 store an identifier reference.
735 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
736 longs.
738 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
739 @code{VT_ARRAY} set.
741 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
742 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
743 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
744 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
746 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
748 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
749 integer:
751 @example
752 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
753 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
754 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
755 @end example
757 @section Symbols
759 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
760 contains @code{Sym} structures.
762 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
763 an idenfier is also a token, so a string is never necessary to store
764 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
765 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
766 usually a constant associated to the symbol.
768 Four main symbol stacks are defined:
770 @table @code
772 @item define_stack
773 for the macros (@code{#define}s).
775 @item global_stack
776 for the global variables, functions and types.
778 @item local_stack
779 for the local variables, functions and types.
781 @item global_label_stack
782 for the local labels (for @code{goto}).
784 @item label_stack
785 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
787 @end table
789 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
790 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
791 symbol stack.
793 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
794 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
795 is emptied.
797 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
798 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
799 global stack.
801 @section Sections
803 The generated code and datas are written in sections. The structure
804 @code{Section} contains all the necessary information for a given
805 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
806 is assumed for each section.
808 The following sections are predefined:
810 @table @code
812 @item text_section
813 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
814 current position in the code section.
816 @item data_section
817 contains initialized data
819 @item bss_section
820 contains uninitialized data
822 @item bounds_section
823 @itemx lbounds_section
824 are used when bound checking is activated
826 @item stab_section
827 @itemx stabstr_section
828 are used when debugging is actived to store debug information
830 @item symtab_section
831 @itemx strtab_section
832 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
834 @end table
836 @section Code generation
837 @cindex code generation
839 @subsection Introduction
841 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
842 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
843 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
844 little complicated.
846 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
847 the expression level. No intermediate representation of expression is
848 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
850 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
851 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
853 @subsection The value stack
854 @cindex value stack, introduction
856 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
857 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
858 stack entry is the structure @code{SValue}.
860 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
861 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
862 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
863 defined:
865 @example
866 #define VT_CONST     0x00f0
867 #define VT_LLOCAL    0x00f1
868 #define VT_LOCAL     0x00f2
869 #define VT_CMP       0x00f3
870 #define VT_JMP       0x00f4
871 #define VT_JMPI      0x00f5
872 #define VT_LVAL      0x0100
873 #define VT_SYM       0x0200
874 #define VT_MUSTCAST  0x0400
875 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
876 #define VT_BOUNDED   0x8000
877 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
878 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
879 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
880 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
881 @end example
883 @table @code
885 @item VT_CONST
886 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
887 @code{SValue.c}, depending on its type.
889 @item VT_LOCAL
890 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
891 stack.
893 @item VT_CMP
894 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
895 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
896 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
898 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
899 put in a normal register.
901 @item VT_JMP
902 @itemx VT_JMPI
903 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
904 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
906 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
907 operators.
909 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
910 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
911 taken.
913 @item VT_LVAL
914 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
915 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
916 the wanted value. 
918 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
919 understand how TCC works.
921 @item VT_LVAL_BYTE
922 @itemx VT_LVAL_SHORT
923 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
924 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
925 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
927 @item VT_LLOCAL
928 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LLOCAL} should be eliminated
929 ASAP because its semantics are rather complicated.
931 @item VT_MUSTCAST
932 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
933 is used (lazy casting).
935 @item VT_SYM
936 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
938 @item VT_MUSTBOUND
939 @itemx VT_BOUNDED
940 are only used for optional bound checking.
942 @end table
944 @subsection Manipulating the value stack
945 @cindex value stack
947 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
948 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
949 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
950 previous @var{vtop} in a safe storage.
952 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
953 code (for example if stacked floating point registers are used as on
954 x86).
956 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
957 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
958 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
959 important function} of the code generator.
961 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
962 entries.
964 @subsection CPU dependent code generation
965 @cindex CPU dependent
966 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
968 @table @code
970 @item load()
971 must generate the code needed to load a stack value into a register.
973 @item store()
974 must generate the code needed to store a register into a stack value
975 lvalue.
977 @item gfunc_start()
978 @itemx gfunc_param()
979 @itemx gfunc_call()
980 should generate a function call
982 @item gfunc_prolog()
983 @itemx gfunc_epilog()
984 should generate a function prolog/epilog.
986 @item gen_opi(op)
987 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
988 entries of the stack which are guaranted to contain integer types.
990 The result value should be put on the stack.
992 @item gen_opf(op)
993 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
994 entries of the stack are guaranted to contain floating point values of
995 same types.
997 @item gen_cvt_itof()
998 integer to floating point conversion.
1000 @item gen_cvt_ftoi()
1001 floating point to integer conversion.
1003 @item gen_cvt_ftof()
1004 floating point to floating point of different size conversion.
1006 @item gen_bounded_ptr_add()
1007 @item gen_bounded_ptr_deref()
1008 are only used for bounds checking.
1010 @end table
1012 @section Optimizations done
1013 @cindex optimizations
1014 @cindex constant propagation
1015 @cindex strength reduction
1016 @cindex comparison operators
1017 @cindex caching processor flags
1018 @cindex flags, caching
1019 @cindex jump optimization
1020 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1021 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1022 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1023 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1024 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1025 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1027 @unnumbered Concept Index
1028 @printindex cp
1030 @bye
1032 @c Local variables:
1033 @c fill-column: 78
1034 @c texinfo-column-for-description: 32
1035 @c End: