m68k: update libm test ULPs
[glibc.git] / manual / maint.texi
blobe6fedcfa7ce9aac94b3e907b4090060296c8d6c1
1 @node Maintenance, Platform, Installation, Top
2 @c %MENU% How to enhance and port the GNU C Library
3 @appendix Library Maintenance
5 @menu
6 * Source Layout::         How to add new functions or header files
7                              to the GNU C Library.
8 * Porting::               How to port the GNU C Library to
9                              a new machine or operating system.
10 @end menu
12 @node Source Layout
13 @appendixsec Adding New Functions
15 The process of building the library is driven by the makefiles, which
16 make heavy use of special features of GNU @code{make}.  The makefiles
17 are very complex, and you probably don't want to try to understand them.
18 But what they do is fairly straightforward, and only requires that you
19 define a few variables in the right places.
21 The library sources are divided into subdirectories, grouped by topic.
23 The @file{string} subdirectory has all the string-manipulation
24 functions, @file{math} has all the mathematical functions, etc.
26 Each subdirectory contains a simple makefile, called @file{Makefile},
27 which defines a few @code{make} variables and then includes the global
28 makefile @file{Rules} with a line like:
30 @smallexample
31 include ../Rules
32 @end smallexample
34 @noindent
35 The basic variables that a subdirectory makefile defines are:
37 @table @code
38 @item subdir
39 The name of the subdirectory, for example @file{stdio}.
40 This variable @strong{must} be defined.
42 @item headers
43 The names of the header files in this section of the library,
44 such as @file{stdio.h}.
46 @item routines
47 @itemx aux
48 The names of the modules (source files) in this section of the library.
49 These should be simple names, such as @samp{strlen} (rather than
50 complete file names, such as @file{strlen.c}).  Use @code{routines} for
51 modules that define functions in the library, and @code{aux} for
52 auxiliary modules containing things like data definitions.  But the
53 values of @code{routines} and @code{aux} are just concatenated, so there
54 really is no practical difference.@refill
56 @item tests
57 The names of test programs for this section of the library.  These
58 should be simple names, such as @samp{tester} (rather than complete file
59 names, such as @file{tester.c}).  @w{@samp{make tests}} will build and
60 run all the test programs.  If a test program needs input, put the test
61 data in a file called @file{@var{test-program}.input}; it will be given to
62 the test program on its standard input.  If a test program wants to be
63 run with arguments, put the arguments (all on a single line) in a file
64 called @file{@var{test-program}.args}.  Test programs should exit with
65 zero status when the test passes, and nonzero status when the test
66 indicates a bug in the library or error in building.
68 @item others
69 The names of ``other'' programs associated with this section of the
70 library.  These are programs which are not tests per se, but are other
71 small programs included with the library.  They are built by
72 @w{@samp{make others}}.@refill
74 @item install-lib
75 @itemx install-data
76 @itemx install
77 Files to be installed by @w{@samp{make install}}.  Files listed in
78 @samp{install-lib} are installed in the directory specified by
79 @samp{libdir} in @file{configparms} or @file{Makeconfig}
80 (@pxref{Installation}).  Files listed in @code{install-data} are
81 installed in the directory specified by @samp{datadir} in
82 @file{configparms} or @file{Makeconfig}.  Files listed in @code{install}
83 are installed in the directory specified by @samp{bindir} in
84 @file{configparms} or @file{Makeconfig}.@refill
86 @item distribute
87 Other files from this subdirectory which should be put into a
88 distribution tar file.  You need not list here the makefile itself or
89 the source and header files listed in the other standard variables.
90 Only define @code{distribute} if there are files used in an unusual way
91 that should go into the distribution.
93 @item generated
94 Files which are generated by @file{Makefile} in this subdirectory.
95 These files will be removed by @w{@samp{make clean}}, and they will
96 never go into a distribution.
98 @item extra-objs
99 Extra object files which are built by @file{Makefile} in this
100 subdirectory.  This should be a list of file names like @file{foo.o};
101 the files will actually be found in whatever directory object files are
102 being built in.  These files will be removed by @w{@samp{make clean}}.
103 This variable is used for secondary object files needed to build
104 @code{others} or @code{tests}.
105 @end table
107 @menu
108 * Platform: Adding Platform-specific.             Adding platform-specific
109                                          features.
110 @end menu
112 @node Adding Platform-specific
113 @appendixsubsec Platform-specific types, macros and functions
115 It's sometimes necessary to provide nonstandard, platform-specific
116 features to developers.  The C library is traditionally the
117 lowest library layer, so it makes sense for it to provide these
118 low-level features.  However, including these features in the C
119 library may be a disadvantage if another package provides them
120 as well as there will be two conflicting versions of them.  Also,
121 the features won't be available to projects that do not use
122 @theglibc{} but use other GNU tools, like GCC.
124 The current guidelines are:
125 @itemize @bullet
126 @item
127 If the header file provides features that only make sense on a particular
128 machine architecture and have nothing to do with an operating system, then
129 the features should ultimately be provided as GCC built-in functions.  Until
130 then, @theglibc{} may provide them in the header file.  When the GCC built-in
131 functions become available, those provided in the header file should be made
132 conditionally available prior to the GCC version in which the built-in
133 function was made available.
135 @item
136 If the header file provides features that are specific to an operating system,
137 both GCC and @theglibc{} could provide it, but @theglibc{} is preferred
138 as it already has a lot of information about the operating system.
140 @item
141 If the header file provides features that are specific to an operating system
142 but used by @theglibc{}, then @theglibc{} should provide them.
143 @end itemize
145 The general solution for providing low-level features is to export them as
146 follows:
148 @itemize @bullet
149 @item
150 A nonstandard, low-level header file that defines macros and inline
151 functions should be called @file{sys/platform/@var{name}.h}.
153 @item
154 Each header file's name should include the platform name, to avoid
155 users thinking there is anything in common between different the
156 header files for different platforms.  For example, a
157 @file{sys/platform/@var{arch}.h} name such as
158 @file{sys/platform/ppc.h} is better than @file{sys/platform.h}.
160 @item
161 A platform-specific header file provided by @theglibc{} should coordinate
162 with GCC such that compiler built-in versions of the functions and macros are
163 preferred if available.  This means that user programs will only ever need to
164 include @file{sys/platform/@var{arch}.h}, keeping the same names of types,
165 macros, and functions for convenience and portability.
167 @item
168 Each included symbol must have the prefix @code{__@var{arch}_}, such as
169 @code{__ppc_get_timebase}.
170 @end itemize
173 The easiest way to provide a header file is to add it to the
174 @code{sysdep_headers} variable.  For example, the combination of
175 Linux-specific header files on PowerPC could be provided like this:
177 @smallexample
178 sysdep_headers += sys/platform/ppc.h
179 @end smallexample
181 Then ensure that you have added a @file{sys/platform/ppc.h}
182 header file in the machine-specific directory, e.g.,
183 @file{sysdeps/powerpc/sys/platform/ppc.h}.
186 @node Porting
187 @appendixsec Porting @theglibc{}
189 @Theglibc{} is written to be easily portable to a variety of
190 machines and operating systems.  Machine- and operating system-dependent
191 functions are well separated to make it easy to add implementations for
192 new machines or operating systems.  This section describes the layout of
193 the library source tree and explains the mechanisms used to select
194 machine-dependent code to use.
196 All the machine-dependent and operating system-dependent files in the
197 library are in the subdirectory @file{sysdeps} under the top-level
198 library source directory.  This directory contains a hierarchy of
199 subdirectories (@pxref{Hierarchy Conventions}).
201 Each subdirectory of @file{sysdeps} contains source files for a
202 particular machine or operating system, or for a class of machine or
203 operating system (for example, systems by a particular vendor, or all
204 machines that use IEEE 754 floating-point format).  A configuration
205 specifies an ordered list of these subdirectories.  Each subdirectory
206 implicitly appends its parent directory to the list.  For example,
207 specifying the list @file{unix/bsd/vax} is equivalent to specifying the
208 list @file{unix/bsd/vax unix/bsd unix}.  A subdirectory can also specify
209 that it implies other subdirectories which are not directly above it in
210 the directory hierarchy.  If the file @file{Implies} exists in a
211 subdirectory, it lists other subdirectories of @file{sysdeps} which are
212 appended to the list, appearing after the subdirectory containing the
213 @file{Implies} file.  Lines in an @file{Implies} file that begin with a
214 @samp{#} character are ignored as comments.  For example,
215 @file{unix/bsd/Implies} contains:@refill
216 @smallexample
217 # BSD has Internet-related things.
218 unix/inet
219 @end smallexample
220 @noindent
221 and @file{unix/Implies} contains:
222 @need 300
223 @smallexample
224 posix
225 @end smallexample
227 @noindent
228 So the final list is @file{unix/bsd/vax unix/bsd unix/inet unix posix}.
230 @file{sysdeps} has a ``special'' subdirectory called @file{generic}.  It
231 is always implicitly appended to the list of subdirectories, so you
232 needn't put it in an @file{Implies} file, and you should not create any
233 subdirectories under it intended to be new specific categories.
234 @file{generic} serves two purposes.  First, the makefiles do not bother
235 to look for a system-dependent version of a file that's not in
236 @file{generic}.  This means that any system-dependent source file must
237 have an analogue in @file{generic}, even if the routines defined by that
238 file are not implemented on other platforms.  Second, the @file{generic}
239 version of a system-dependent file is used if the makefiles do not find
240 a version specific to the system you're compiling for.
242 If it is possible to implement the routines in a @file{generic} file in
243 machine-independent C, using only other machine-independent functions in
244 the C library, then you should do so.  Otherwise, make them stubs.  A
245 @dfn{stub} function is a function which cannot be implemented on a
246 particular machine or operating system.  Stub functions always return an
247 error, and set @code{errno} to @code{ENOSYS} (Function not implemented).
248 @xref{Error Reporting}.  If you define a stub function, you must place
249 the statement @code{stub_warning(@var{function})}, where @var{function}
250 is the name of your function, after its definition; also, you must
251 include the file @code{<stub-tag.h>} into your file.  This causes the
252 function to be listed in the installed @code{<gnu/stubs.h>}, and
253 makes GNU ld warn when the function is used.
255 Some rare functions are only useful on specific systems and aren't
256 defined at all on others; these do not appear anywhere in the
257 system-independent source code or makefiles (including the
258 @file{generic} directory), only in the system-dependent @file{Makefile}
259 in the specific system's subdirectory.
261 If you come across a file that is in one of the main source directories
262 (@file{string}, @file{stdio}, etc.), and you want to write a machine- or
263 operating system-dependent version of it, move the file into
264 @file{sysdeps/generic} and write your new implementation in the
265 appropriate system-specific subdirectory.  Note that if a file is to be
266 system-dependent, it @strong{must not} appear in one of the main source
267 directories.@refill
269 There are a few special files that may exist in each subdirectory of
270 @file{sysdeps}:
272 @comment Blank lines after items make the table look better.
273 @table @file
274 @item Makefile
276 A makefile for this machine or operating system, or class of machine or
277 operating system.  This file is included by the library makefile
278 @file{Makerules}, which is used by the top-level makefile and the
279 subdirectory makefiles.  It can change the variables set in the
280 including makefile or add new rules.  It can use GNU @code{make}
281 conditional directives based on the variable @samp{subdir} (see above) to
282 select different sets of variables and rules for different sections of
283 the library.  It can also set the @code{make} variable
284 @samp{sysdep-routines}, to specify extra modules to be included in the
285 library.  You should use @samp{sysdep-routines} rather than adding
286 modules to @samp{routines} because the latter is used in determining
287 what to distribute for each subdirectory of the main source tree.@refill
289 Each makefile in a subdirectory in the ordered list of subdirectories to
290 be searched is included in order.  Since several system-dependent
291 makefiles may be included, each should append to @samp{sysdep-routines}
292 rather than simply setting it:
294 @smallexample
295 sysdep-routines := $(sysdep-routines) foo bar
296 @end smallexample
298 @need 1000
299 @item Subdirs
301 This file contains the names of new whole subdirectories under the
302 top-level library source tree that should be included for this system.
303 These subdirectories are treated just like the system-independent
304 subdirectories in the library source tree, such as @file{stdio} and
305 @file{math}.
307 Use this when there are completely new sets of functions and header
308 files that should go into the library for the system this subdirectory
309 of @file{sysdeps} implements.  For example,
310 @file{sysdeps/unix/inet/Subdirs} contains @file{inet}; the @file{inet}
311 directory contains various network-oriented operations which only make
312 sense to put in the library on systems that support the Internet.@refill
314 @item configure
316 This file is a shell script fragment to be run at configuration time.
317 The top-level @file{configure} script uses the shell @code{.} command to
318 read the @file{configure} file in each system-dependent directory
319 chosen, in order.  The @file{configure} files are often generated from
320 @file{configure.in} files using Autoconf.
322 A system-dependent @file{configure} script will usually add things to
323 the shell variables @samp{DEFS} and @samp{config_vars}; see the
324 top-level @file{configure} script for details.  The script can check for
325 @w{@samp{--with-@var{package}}} options that were passed to the
326 top-level @file{configure}.  For an option
327 @w{@samp{--with-@var{package}=@var{value}}} @file{configure} sets the
328 shell variable @w{@samp{with_@var{package}}} (with any dashes in
329 @var{package} converted to underscores) to @var{value}; if the option is
330 just @w{@samp{--with-@var{package}}} (no argument), then it sets
331 @w{@samp{with_@var{package}}} to @samp{yes}.
333 @item configure.in
335 This file is an Autoconf input fragment to be processed into the file
336 @file{configure} in this subdirectory.  @xref{Introduction,,,
337 autoconf.info, Autoconf: Generating Automatic Configuration Scripts},
338 for a description of Autoconf.  You should write either @file{configure}
339 or @file{configure.in}, but not both.  The first line of
340 @file{configure.in} should invoke the @code{m4} macro
341 @samp{GLIBC_PROVIDES}.  This macro does several @code{AC_PROVIDE} calls
342 for Autoconf macros which are used by the top-level @file{configure}
343 script; without this, those macros might be invoked again unnecessarily
344 by Autoconf.
345 @end table
347 That is the general system for how system-dependencies are isolated.
348 @iftex
349 The next section explains how to decide what directories in
350 @file{sysdeps} to use.  @ref{Porting to Unix}, has some tips on porting
351 the library to Unix variants.
352 @end iftex
354 @menu
355 * Hierarchy Conventions::       The layout of the @file{sysdeps} hierarchy.
356 * Porting to Unix::             Porting the library to an average
357                                    Unix-like system.
358 @end menu
360 @node Hierarchy Conventions
361 @appendixsubsec Layout of the @file{sysdeps} Directory Hierarchy
363 A GNU configuration name has three parts: the CPU type, the
364 manufacturer's name, and the operating system.  @file{configure} uses
365 these to pick the list of system-dependent directories to look for.  If
366 the @samp{--nfp} option is @emph{not} passed to @file{configure}, the
367 directory @file{@var{machine}/fpu} is also used.  The operating system
368 often has a @dfn{base operating system}; for example, if the operating
369 system is @samp{Linux}, the base operating system is @samp{unix/sysv}.
370 The algorithm used to pick the list of directories is simple:
371 @file{configure} makes a list of the base operating system,
372 manufacturer, CPU type, and operating system, in that order.  It then
373 concatenates all these together with slashes in between, to produce a
374 directory name; for example, the configuration @w{@samp{i686-linux-gnu}}
375 results in @file{unix/sysv/linux/i386/i686}.  @file{configure} then
376 tries removing each element of the list in turn, so
377 @file{unix/sysv/linux} and @file{unix/sysv} are also tried, among others.
378 Since the precise version number of the operating system is often not
379 important, and it would be very inconvenient, for example, to have
380 identical @file{irix6.2} and @file{irix6.3} directories,
381 @file{configure} tries successively less specific operating system names
382 by removing trailing suffixes starting with a period.
384 As an example, here is the complete list of directories that would be
385 tried for the configuration @w{@samp{i686-linux-gnu}} (with the
386 @file{crypt} and @file{linuxthreads} add-on):
388 @smallexample
389 sysdeps/i386/elf
390 crypt/sysdeps/unix
391 linuxthreads/sysdeps/unix/sysv/linux
392 linuxthreads/sysdeps/pthread
393 linuxthreads/sysdeps/unix/sysv
394 linuxthreads/sysdeps/unix
395 linuxthreads/sysdeps/i386/i686
396 linuxthreads/sysdeps/i386
397 linuxthreads/sysdeps/pthread/no-cmpxchg
398 sysdeps/unix/sysv/linux/i386
399 sysdeps/unix/sysv/linux
400 sysdeps/gnu
401 sysdeps/unix/common
402 sysdeps/unix/mman
403 sysdeps/unix/inet
404 sysdeps/unix/sysv/i386/i686
405 sysdeps/unix/sysv/i386
406 sysdeps/unix/sysv
407 sysdeps/unix/i386
408 sysdeps/unix
409 sysdeps/posix
410 sysdeps/i386/i686
411 sysdeps/i386/i486
412 sysdeps/libm-i387/i686
413 sysdeps/i386/fpu
414 sysdeps/libm-i387
415 sysdeps/i386
416 sysdeps/wordsize-32
417 sysdeps/ieee754
418 sysdeps/libm-ieee754
419 sysdeps/generic
420 @end smallexample
422 Different machine architectures are conventionally subdirectories at the
423 top level of the @file{sysdeps} directory tree.  For example,
424 @w{@file{sysdeps/sparc}} and @w{@file{sysdeps/m68k}}.  These contain
425 files specific to those machine architectures, but not specific to any
426 particular operating system.  There might be subdirectories for
427 specializations of those architectures, such as
428 @w{@file{sysdeps/m68k/68020}}. Code which is specific to the
429 floating-point coprocessor used with a particular machine should go in
430 @w{@file{sysdeps/@var{machine}/fpu}}.
432 There are a few directories at the top level of the @file{sysdeps}
433 hierarchy that are not for particular machine architectures.
435 @table @file
436 @item generic
437 As described above (@pxref{Porting}), this is the subdirectory
438 that every configuration implicitly uses after all others.
440 @item ieee754
441 This directory is for code using the IEEE 754 floating-point format,
442 where the C type @code{float} is IEEE 754 single-precision format, and
443 @code{double} is IEEE 754 double-precision format.  Usually this
444 directory is referred to in the @file{Implies} file in a machine
445 architecture-specific directory, such as @file{m68k/Implies}.
447 @item libm-ieee754
448 This directory contains an implementation of a mathematical library
449 usable on platforms which use @w{IEEE 754} conformant floating-point
450 arithmetic.
452 @item libm-i387
453 This is a special case.  Ideally the code should be in
454 @file{sysdeps/i386/fpu} but for various reasons it is kept aside.
456 @item posix
457 This directory contains implementations of things in the library in
458 terms of @sc{POSIX.1} functions.  This includes some of the @sc{POSIX.1}
459 functions themselves.  Of course, @sc{POSIX.1} cannot be completely
460 implemented in terms of itself, so a configuration using just
461 @file{posix} cannot be complete.
463 @item unix
464 This is the directory for Unix-like things.  @xref{Porting to Unix}.
465 @file{unix} implies @file{posix}.  There are some special-purpose
466 subdirectories of @file{unix}:
468 @table @file
469 @item unix/common
470 This directory is for things common to both BSD and System V release 4.
471 Both @file{unix/bsd} and @file{unix/sysv/sysv4} imply @file{unix/common}.
473 @item unix/inet
474 This directory is for @code{socket} and related functions on Unix systems.
475 @file{unix/inet/Subdirs} enables the @file{inet} top-level subdirectory.
476 @file{unix/common} implies @file{unix/inet}.
477 @end table
479 @item mach
480 This is the directory for things based on the Mach microkernel from CMU
481 (including @gnuhurdsystems{}).  Other basic operating systems
482 (VMS, for example) would have their own directories at the top level of
483 the @file{sysdeps} hierarchy, parallel to @file{unix} and @file{mach}.
484 @end table
486 @node Porting to Unix
487 @appendixsubsec Porting @theglibc{} to Unix Systems
489 Most Unix systems are fundamentally very similar.  There are variations
490 between different machines, and variations in what facilities are
491 provided by the kernel.  But the interface to the operating system
492 facilities is, for the most part, pretty uniform and simple.
494 The code for Unix systems is in the directory @file{unix}, at the top
495 level of the @file{sysdeps} hierarchy.  This directory contains
496 subdirectories (and subdirectory trees) for various Unix variants.
498 The functions which are system calls in most Unix systems are
499 implemented in assembly code, which is generated automatically from
500 specifications in files named @file{syscalls.list}.  There are several
501 such files, one in @file{sysdeps/unix} and others in its subdirectories.
502 Some special system calls are implemented in files that are named with a
503 suffix of @samp{.S}; for example, @file{_exit.S}.  Files ending in
504 @samp{.S} are run through the C preprocessor before being fed to the
505 assembler.
507 These files all use a set of macros that should be defined in
508 @file{sysdep.h}.  The @file{sysdep.h} file in @file{sysdeps/unix}
509 partially defines them; a @file{sysdep.h} file in another directory must
510 finish defining them for the particular machine and operating system
511 variant.  See @file{sysdeps/unix/sysdep.h} and the machine-specific
512 @file{sysdep.h} implementations to see what these macros are and what
513 they should do.@refill
515 The system-specific makefile for the @file{unix} directory
516 (@file{sysdeps/unix/Makefile}) gives rules to generate several files
517 from the Unix system you are building the library on (which is assumed
518 to be the target system you are building the library @emph{for}).  All
519 the generated files are put in the directory where the object files are
520 kept; they should not affect the source tree itself.  The files
521 generated are @file{ioctls.h}, @file{errnos.h}, @file{sys/param.h}, and
522 @file{errlist.c} (for the @file{stdio} section of the library).
524 @ignore
525 @c This section might be a good idea if it is finished,
526 @c but there's no point including it as it stands. --rms
527 @c @appendixsec Compatibility with Traditional C
529 @c ??? This section is really short now.  Want to keep it? --roland
531 @c It's not anymore true.  glibc 2.1 cannot be used with K&R compilers.
532 @c --drepper
534 Although @theglibc{} implements the @w{ISO C} library facilities, you
535 @emph{can} use @theglibc{} with traditional, ``pre-ISO'' C
536 compilers.  However, you need to be careful because the content and
537 organization of the @glibcadj{} header files differs from that of
538 traditional C implementations.  This means you may need to make changes
539 to your program in order to get it to compile.
540 @end ignore