oops - fixed typo in previous delta
[official-gcc.git] / gcc / extend.texi
blob87cf291428991ff116da55cfceea8c3e7d6a57df
1 @c Copyright (C) 1988,89,92,93,94,96,98, 99 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @node C Extensions
6 @chapter Extensions to the C Language Family
7 @cindex extensions, C language
8 @cindex C language extensions
10 GNU C provides several language features not found in ANSI standard C.
11 (The @samp{-pedantic} option directs GNU CC to print a warning message if
12 any of these features is used.)  To test for the availability of these
13 features in conditional compilation, check for a predefined macro
14 @code{__GNUC__}, which is always defined under GNU CC.
16 These extensions are available in C and Objective C.  Most of them are
17 also available in C++.  @xref{C++ Extensions,,Extensions to the
18 C++ Language}, for extensions that apply @emph{only} to C++.
20 @c The only difference between the two versions of this menu is that the
21 @c version for clear INTERNALS has an extra node, "Constraints" (which
22 @c appears in a separate chapter in the other version of the manual).
23 @ifset INTERNALS
24 @menu
25 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
26 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
27 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
28 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
29 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
30 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
31 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
32 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
33 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
34 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
35 * Complex::             Data types for complex numbers.
36 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
37 * Zero Length::         Zero-length arrays.
38 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
39 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
40 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
41 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
42 * Initializers::        Non-constant initializers.
43 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
44                          or arrays as values.
45 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
46 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
47 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
48 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
49                          or that they can never return.
50 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
51 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
52 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
53 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
54 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
55 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
56 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
57 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
58 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
59                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
60 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
61 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
62 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
63 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
64 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
65                          function.
66 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
67 * Other Builtins::      Other built-in functions.
68 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
69 @end menu
70 @end ifset
71 @ifclear INTERNALS
72 @menu
73 * Statement Exprs::     Putting statements and declarations inside expressions.
74 * Local Labels::        Labels local to a statement-expression.
75 * Labels as Values::    Getting pointers to labels, and computed gotos.
76 * Nested Functions::    As in Algol and Pascal, lexical scoping of functions.
77 * Constructing Calls::  Dispatching a call to another function.
78 * Naming Types::        Giving a name to the type of some expression.
79 * Typeof::              @code{typeof}: referring to the type of an expression.
80 * Lvalues::             Using @samp{?:}, @samp{,} and casts in lvalues.
81 * Conditionals::        Omitting the middle operand of a @samp{?:} expression.
82 * Long Long::           Double-word integers---@code{long long int}.
83 * Complex::             Data types for complex numbers.
84 * Hex Floats::          Hexadecimal floating-point constants.
85 * Zero Length::         Zero-length arrays.
86 * Variable Length::     Arrays whose length is computed at run time.
87 * Macro Varargs::       Macros with variable number of arguments.
88 * Subscripting::        Any array can be subscripted, even if not an lvalue.
89 * Pointer Arith::       Arithmetic on @code{void}-pointers and function pointers.
90 * Initializers::        Non-constant initializers.
91 * Constructors::        Constructor expressions give structures, unions
92                          or arrays as values.
93 * Labeled Elements::    Labeling elements of initializers.
94 * Cast to Union::       Casting to union type from any member of the union.
95 * Case Ranges::         `case 1 ... 9' and such.
96 * Function Attributes:: Declaring that functions have no side effects,
97                          or that they can never return.
98 * Function Prototypes:: Prototype declarations and old-style definitions.
99 * C++ Comments::        C++ comments are recognized.
100 * Dollar Signs::        Dollar sign is allowed in identifiers.
101 * Character Escapes::   @samp{\e} stands for the character @key{ESC}.
102 * Variable Attributes:: Specifying attributes of variables.
103 * Type Attributes::     Specifying attributes of types.
104 * Alignment::           Inquiring about the alignment of a type or variable.
105 * Inline::              Defining inline functions (as fast as macros).
106 * Extended Asm::        Assembler instructions with C expressions as operands.
107                          (With them you can define ``built-in'' functions.)
108 * Constraints::         Constraints for asm operands
109 * Asm Labels::          Specifying the assembler name to use for a C symbol.
110 * Explicit Reg Vars::   Defining variables residing in specified registers.
111 * Alternate Keywords::  @code{__const__}, @code{__asm__}, etc., for header files.
112 * Incomplete Enums::    @code{enum foo;}, with details to follow.
113 * Function Names::      Printable strings which are the name of the current
114                          function.
115 * Return Address::      Getting the return or frame address of a function.
116 * Deprecated Features:: Things might disappear from g++.
117 * Other Builtins::      Other built-in functions.
118 @end menu
119 @end ifclear
121 @node Statement Exprs
122 @section Statements and Declarations in Expressions
123 @cindex statements inside expressions
124 @cindex declarations inside expressions
125 @cindex expressions containing statements
126 @cindex macros, statements in expressions
128 @c the above section title wrapped and causes an underfull hbox.. i
129 @c changed it from "within" to "in". --mew 4feb93
131 A compound statement enclosed in parentheses may appear as an expression
132 in GNU C.  This allows you to use loops, switches, and local variables
133 within an expression.
135 Recall that a compound statement is a sequence of statements surrounded
136 by braces; in this construct, parentheses go around the braces.  For
137 example:
139 @example
140 (@{ int y = foo (); int z;
141    if (y > 0) z = y;
142    else z = - y;
143    z; @})
144 @end example
146 @noindent
147 is a valid (though slightly more complex than necessary) expression
148 for the absolute value of @code{foo ()}.
150 The last thing in the compound statement should be an expression
151 followed by a semicolon; the value of this subexpression serves as the
152 value of the entire construct.  (If you use some other kind of statement
153 last within the braces, the construct has type @code{void}, and thus
154 effectively no value.)
156 This feature is especially useful in making macro definitions ``safe'' (so
157 that they evaluate each operand exactly once).  For example, the
158 ``maximum'' function is commonly defined as a macro in standard C as
159 follows:
161 @example
162 #define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
163 @end example
165 @noindent
166 @cindex side effects, macro argument
167 But this definition computes either @var{a} or @var{b} twice, with bad
168 results if the operand has side effects.  In GNU C, if you know the
169 type of the operands (here let's assume @code{int}), you can define
170 the macro safely as follows:
172 @example
173 #define maxint(a,b) \
174   (@{int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; @})
175 @end example
177 Embedded statements are not allowed in constant expressions, such as
178 the value of an enumeration constant, the width of a bit field, or
179 the initial value of a static variable.
181 If you don't know the type of the operand, you can still do this, but you
182 must use @code{typeof} (@pxref{Typeof}) or type naming (@pxref{Naming
183 Types}).
185 @node Local Labels
186 @section Locally Declared Labels
187 @cindex local labels
188 @cindex macros, local labels
190 Each statement expression is a scope in which @dfn{local labels} can be
191 declared.  A local label is simply an identifier; you can jump to it
192 with an ordinary @code{goto} statement, but only from within the
193 statement expression it belongs to.
195 A local label declaration looks like this:
197 @example
198 __label__ @var{label};
199 @end example
201 @noindent
204 @example
205 __label__ @var{label1}, @var{label2}, @dots{};
206 @end example
208 Local label declarations must come at the beginning of the statement
209 expression, right after the @samp{(@{}, before any ordinary
210 declarations.
212 The label declaration defines the label @emph{name}, but does not define
213 the label itself.  You must do this in the usual way, with
214 @code{@var{label}:}, within the statements of the statement expression.
216 The local label feature is useful because statement expressions are
217 often used in macros.  If the macro contains nested loops, a @code{goto}
218 can be useful for breaking out of them.  However, an ordinary label
219 whose scope is the whole function cannot be used: if the macro can be
220 expanded several times in one function, the label will be multiply
221 defined in that function.  A local label avoids this problem.  For
222 example:
224 @example
225 #define SEARCH(array, target)                     \
226 (@{                                               \
227   __label__ found;                                \
228   typeof (target) _SEARCH_target = (target);      \
229   typeof (*(array)) *_SEARCH_array = (array);     \
230   int i, j;                                       \
231   int value;                                      \
232   for (i = 0; i < max; i++)                       \
233     for (j = 0; j < max; j++)                     \
234       if (_SEARCH_array[i][j] == _SEARCH_target)  \
235         @{ value = i; goto found; @}              \
236   value = -1;                                     \
237  found:                                           \
238   value;                                          \
240 @end example
242 @node Labels as Values
243 @section Labels as Values
244 @cindex labels as values
245 @cindex computed gotos
246 @cindex goto with computed label
247 @cindex address of a label
249 You can get the address of a label defined in the current function
250 (or a containing function) with the unary operator @samp{&&}.  The
251 value has type @code{void *}.  This value is a constant and can be used
252 wherever a constant of that type is valid.  For example:
254 @example
255 void *ptr;
256 @dots{}
257 ptr = &&foo;
258 @end example
260 To use these values, you need to be able to jump to one.  This is done
261 with the computed goto statement@footnote{The analogous feature in
262 Fortran is called an assigned goto, but that name seems inappropriate in
263 C, where one can do more than simply store label addresses in label
264 variables.}, @code{goto *@var{exp};}.  For example,
266 @example
267 goto *ptr;
268 @end example
270 @noindent
271 Any expression of type @code{void *} is allowed.
273 One way of using these constants is in initializing a static array that
274 will serve as a jump table:
276 @example
277 static void *array[] = @{ &&foo, &&bar, &&hack @};
278 @end example
280 Then you can select a label with indexing, like this:
282 @example
283 goto *array[i];
284 @end example
286 @noindent
287 Note that this does not check whether the subscript is in bounds---array
288 indexing in C never does that.
290 Such an array of label values serves a purpose much like that of the
291 @code{switch} statement.  The @code{switch} statement is cleaner, so
292 use that rather than an array unless the problem does not fit a
293 @code{switch} statement very well.
295 Another use of label values is in an interpreter for threaded code.
296 The labels within the interpreter function can be stored in the
297 threaded code for super-fast dispatching.
299 You may not use this mechanism to jump to code in a different function. 
300 If you do that, totally unpredictable things will happen.  The best way to
301 avoid this is to store the label address only in automatic variables and
302 never pass it as an argument.
304 An alternate way to write the above example is
306 @example
307 static const int array[] = @{ &&foo - &&foo, &&bar - &&foo, &&hack - &&foo @};
308 goto *(&&foo + array[i]);
309 @end example
311 @noindent
312 This is more friendly to code living in shared libraries, as it reduces
313 the number of dynamic relocations that are needed, and by consequence,
314 allows the data to be read-only.
316 @node Nested Functions
317 @section Nested Functions
318 @cindex nested functions
319 @cindex downward funargs
320 @cindex thunks
322 A @dfn{nested function} is a function defined inside another function.
323 (Nested functions are not supported for GNU C++.)  The nested function's
324 name is local to the block where it is defined.  For example, here we
325 define a nested function named @code{square}, and call it twice:
327 @example
328 @group
329 foo (double a, double b)
331   double square (double z) @{ return z * z; @}
333   return square (a) + square (b);
335 @end group
336 @end example
338 The nested function can access all the variables of the containing
339 function that are visible at the point of its definition.  This is
340 called @dfn{lexical scoping}.  For example, here we show a nested
341 function which uses an inherited variable named @code{offset}:
343 @example
344 bar (int *array, int offset, int size)
346   int access (int *array, int index)
347     @{ return array[index + offset]; @}
348   int i;
349   @dots{}
350   for (i = 0; i < size; i++)
351     @dots{} access (array, i) @dots{}
353 @end example
355 Nested function definitions are permitted within functions in the places
356 where variable definitions are allowed; that is, in any block, before
357 the first statement in the block.
359 It is possible to call the nested function from outside the scope of its
360 name by storing its address or passing the address to another function:
362 @example
363 hack (int *array, int size)
365   void store (int index, int value)
366     @{ array[index] = value; @}
368   intermediate (store, size);
370 @end example
372 Here, the function @code{intermediate} receives the address of
373 @code{store} as an argument.  If @code{intermediate} calls @code{store},
374 the arguments given to @code{store} are used to store into @code{array}.
375 But this technique works only so long as the containing function
376 (@code{hack}, in this example) does not exit.
378 If you try to call the nested function through its address after the
379 containing function has exited, all hell will break loose.  If you try
380 to call it after a containing scope level has exited, and if it refers
381 to some of the variables that are no longer in scope, you may be lucky,
382 but it's not wise to take the risk.  If, however, the nested function
383 does not refer to anything that has gone out of scope, you should be
384 safe.
386 GNU CC implements taking the address of a nested function using a
387 technique called @dfn{trampolines}.   A paper describing them is
388 available as @samp{http://master.debian.org/~karlheg/Usenix88-lexic.pdf}.
390 A nested function can jump to a label inherited from a containing
391 function, provided the label was explicitly declared in the containing
392 function (@pxref{Local Labels}).  Such a jump returns instantly to the
393 containing function, exiting the nested function which did the
394 @code{goto} and any intermediate functions as well.  Here is an example:
396 @example
397 @group
398 bar (int *array, int offset, int size)
400   __label__ failure;
401   int access (int *array, int index)
402     @{
403       if (index > size)
404         goto failure;
405       return array[index + offset];
406     @}
407   int i;
408   @dots{}
409   for (i = 0; i < size; i++)
410     @dots{} access (array, i) @dots{}
411   @dots{}
412   return 0;
414  /* @r{Control comes here from @code{access}
415     if it detects an error.}  */
416  failure:
417   return -1;
419 @end group
420 @end example
422 A nested function always has internal linkage.  Declaring one with
423 @code{extern} is erroneous.  If you need to declare the nested function
424 before its definition, use @code{auto} (which is otherwise meaningless
425 for function declarations).
427 @example
428 bar (int *array, int offset, int size)
430   __label__ failure;
431   auto int access (int *, int);
432   @dots{}
433   int access (int *array, int index)
434     @{
435       if (index > size)
436         goto failure;
437       return array[index + offset];
438     @}
439   @dots{}
441 @end example
443 @node Constructing Calls
444 @section Constructing Function Calls
445 @cindex constructing calls
446 @cindex forwarding calls
448 Using the built-in functions described below, you can record
449 the arguments a function received, and call another function
450 with the same arguments, without knowing the number or types
451 of the arguments.
453 You can also record the return value of that function call,
454 and later return that value, without knowing what data type
455 the function tried to return (as long as your caller expects
456 that data type).
458 @table @code
459 @findex __builtin_apply_args
460 @item __builtin_apply_args ()
461 This built-in function returns a pointer of type @code{void *} to data
462 describing how to perform a call with the same arguments as were passed
463 to the current function.
465 The function saves the arg pointer register, structure value address,
466 and all registers that might be used to pass arguments to a function
467 into a block of memory allocated on the stack.  Then it returns the
468 address of that block.
470 @findex __builtin_apply
471 @item __builtin_apply (@var{function}, @var{arguments}, @var{size})
472 This built-in function invokes @var{function} (type @code{void (*)()})
473 with a copy of the parameters described by @var{arguments} (type
474 @code{void *}) and @var{size} (type @code{int}).
476 The value of @var{arguments} should be the value returned by
477 @code{__builtin_apply_args}.  The argument @var{size} specifies the size
478 of the stack argument data, in bytes.
480 This function returns a pointer of type @code{void *} to data describing
481 how to return whatever value was returned by @var{function}.  The data
482 is saved in a block of memory allocated on the stack.
484 It is not always simple to compute the proper value for @var{size}.  The
485 value is used by @code{__builtin_apply} to compute the amount of data
486 that should be pushed on the stack and copied from the incoming argument
487 area.
489 @findex __builtin_return
490 @item __builtin_return (@var{result})
491 This built-in function returns the value described by @var{result} from
492 the containing function.  You should specify, for @var{result}, a value
493 returned by @code{__builtin_apply}.
494 @end table
496 @node Naming Types
497 @section Naming an Expression's Type
498 @cindex naming types
500 You can give a name to the type of an expression using a @code{typedef}
501 declaration with an initializer.  Here is how to define @var{name} as a
502 type name for the type of @var{exp}:
504 @example
505 typedef @var{name} = @var{exp};
506 @end example
508 This is useful in conjunction with the statements-within-expressions
509 feature.  Here is how the two together can be used to define a safe
510 ``maximum'' macro that operates on any arithmetic type:
512 @example
513 #define max(a,b) \
514   (@{typedef _ta = (a), _tb = (b);  \
515     _ta _a = (a); _tb _b = (b);     \
516     _a > _b ? _a : _b; @})
517 @end example
519 @cindex underscores in variables in macros
520 @cindex @samp{_} in variables in macros
521 @cindex local variables in macros
522 @cindex variables, local, in macros
523 @cindex macros, local variables in
525 The reason for using names that start with underscores for the local
526 variables is to avoid conflicts with variable names that occur within the
527 expressions that are substituted for @code{a} and @code{b}.  Eventually we
528 hope to design a new form of declaration syntax that allows you to declare
529 variables whose scopes start only after their initializers; this will be a
530 more reliable way to prevent such conflicts.
532 @node Typeof
533 @section Referring to a Type with @code{typeof}
534 @findex typeof
535 @findex sizeof
536 @cindex macros, types of arguments
538 Another way to refer to the type of an expression is with @code{typeof}.
539 The syntax of using of this keyword looks like @code{sizeof}, but the
540 construct acts semantically like a type name defined with @code{typedef}.
542 There are two ways of writing the argument to @code{typeof}: with an
543 expression or with a type.  Here is an example with an expression:
545 @example
546 typeof (x[0](1))
547 @end example
549 @noindent
550 This assumes that @code{x} is an array of functions; the type described
551 is that of the values of the functions.
553 Here is an example with a typename as the argument:
555 @example
556 typeof (int *)
557 @end example
559 @noindent
560 Here the type described is that of pointers to @code{int}.
562 If you are writing a header file that must work when included in ANSI C
563 programs, write @code{__typeof__} instead of @code{typeof}.
564 @xref{Alternate Keywords}.
566 A @code{typeof}-construct can be used anywhere a typedef name could be
567 used.  For example, you can use it in a declaration, in a cast, or inside
568 of @code{sizeof} or @code{typeof}.
570 @itemize @bullet
571 @item
572 This declares @code{y} with the type of what @code{x} points to.
574 @example
575 typeof (*x) y;
576 @end example
578 @item
579 This declares @code{y} as an array of such values.
581 @example
582 typeof (*x) y[4];
583 @end example
585 @item
586 This declares @code{y} as an array of pointers to characters:
588 @example
589 typeof (typeof (char *)[4]) y;
590 @end example
592 @noindent
593 It is equivalent to the following traditional C declaration:
595 @example
596 char *y[4];
597 @end example
599 To see the meaning of the declaration using @code{typeof}, and why it
600 might be a useful way to write, let's rewrite it with these macros:
602 @example
603 #define pointer(T)  typeof(T *)
604 #define array(T, N) typeof(T [N])
605 @end example
607 @noindent
608 Now the declaration can be rewritten this way:
610 @example
611 array (pointer (char), 4) y;
612 @end example
614 @noindent
615 Thus, @code{array (pointer (char), 4)} is the type of arrays of 4
616 pointers to @code{char}.
617 @end itemize
619 @node Lvalues
620 @section Generalized Lvalues
621 @cindex compound expressions as lvalues
622 @cindex expressions, compound, as lvalues
623 @cindex conditional expressions as lvalues
624 @cindex expressions, conditional, as lvalues
625 @cindex casts as lvalues
626 @cindex generalized lvalues
627 @cindex lvalues, generalized
628 @cindex extensions, @code{?:}
629 @cindex @code{?:} extensions
630 Compound expressions, conditional expressions and casts are allowed as
631 lvalues provided their operands are lvalues.  This means that you can take
632 their addresses or store values into them.
634 Standard C++ allows compound expressions and conditional expressions as
635 lvalues, and permits casts to reference type, so use of this extension
636 is deprecated for C++ code.
638 For example, a compound expression can be assigned, provided the last
639 expression in the sequence is an lvalue.  These two expressions are
640 equivalent:
642 @example
643 (a, b) += 5
644 a, (b += 5)
645 @end example
647 Similarly, the address of the compound expression can be taken.  These two
648 expressions are equivalent:
650 @example
651 &(a, b)
652 a, &b
653 @end example
655 A conditional expression is a valid lvalue if its type is not void and the
656 true and false branches are both valid lvalues.  For example, these two
657 expressions are equivalent:
659 @example
660 (a ? b : c) = 5
661 (a ? b = 5 : (c = 5))
662 @end example
664 A cast is a valid lvalue if its operand is an lvalue.  A simple
665 assignment whose left-hand side is a cast works by converting the
666 right-hand side first to the specified type, then to the type of the
667 inner left-hand side expression.  After this is stored, the value is
668 converted back to the specified type to become the value of the
669 assignment.  Thus, if @code{a} has type @code{char *}, the following two
670 expressions are equivalent:
672 @example
673 (int)a = 5
674 (int)(a = (char *)(int)5)
675 @end example
677 An assignment-with-arithmetic operation such as @samp{+=} applied to a cast
678 performs the arithmetic using the type resulting from the cast, and then
679 continues as in the previous case.  Therefore, these two expressions are
680 equivalent:
682 @example
683 (int)a += 5
684 (int)(a = (char *)(int) ((int)a + 5))
685 @end example
687 You cannot take the address of an lvalue cast, because the use of its
688 address would not work out coherently.  Suppose that @code{&(int)f} were
689 permitted, where @code{f} has type @code{float}.  Then the following
690 statement would try to store an integer bit-pattern where a floating
691 point number belongs:
693 @example
694 *&(int)f = 1;
695 @end example
697 This is quite different from what @code{(int)f = 1} would do---that
698 would convert 1 to floating point and store it.  Rather than cause this
699 inconsistency, we think it is better to prohibit use of @samp{&} on a cast.
701 If you really do want an @code{int *} pointer with the address of
702 @code{f}, you can simply write @code{(int *)&f}.
704 @node Conditionals
705 @section Conditionals with Omitted Operands
706 @cindex conditional expressions, extensions
707 @cindex omitted middle-operands
708 @cindex middle-operands, omitted
709 @cindex extensions, @code{?:}
710 @cindex @code{?:} extensions
712 The middle operand in a conditional expression may be omitted.  Then
713 if the first operand is nonzero, its value is the value of the conditional
714 expression.
716 Therefore, the expression
718 @example
719 x ? : y
720 @end example
722 @noindent
723 has the value of @code{x} if that is nonzero; otherwise, the value of
724 @code{y}.
726 This example is perfectly equivalent to
728 @example
729 x ? x : y
730 @end example
732 @cindex side effect in ?:
733 @cindex ?: side effect
734 @noindent
735 In this simple case, the ability to omit the middle operand is not
736 especially useful.  When it becomes useful is when the first operand does,
737 or may (if it is a macro argument), contain a side effect.  Then repeating
738 the operand in the middle would perform the side effect twice.  Omitting
739 the middle operand uses the value already computed without the undesirable
740 effects of recomputing it.
742 @node Long Long
743 @section Double-Word Integers
744 @cindex @code{long long} data types
745 @cindex double-word arithmetic
746 @cindex multiprecision arithmetic
748 GNU C supports data types for integers that are twice as long as
749 @code{int}.  Simply write @code{long long int} for a signed integer, or
750 @code{unsigned long long int} for an unsigned integer.  To make an
751 integer constant of type @code{long long int}, add the suffix @code{LL}
752 to the integer.  To make an integer constant of type @code{unsigned long
753 long int}, add the suffix @code{ULL} to the integer.
755 You can use these types in arithmetic like any other integer types.
756 Addition, subtraction, and bitwise boolean operations on these types
757 are open-coded on all types of machines.  Multiplication is open-coded
758 if the machine supports fullword-to-doubleword a widening multiply
759 instruction.  Division and shifts are open-coded only on machines that
760 provide special support.  The operations that are not open-coded use
761 special library routines that come with GNU CC.
763 There may be pitfalls when you use @code{long long} types for function
764 arguments, unless you declare function prototypes.  If a function
765 expects type @code{int} for its argument, and you pass a value of type
766 @code{long long int}, confusion will result because the caller and the
767 subroutine will disagree about the number of bytes for the argument.
768 Likewise, if the function expects @code{long long int} and you pass
769 @code{int}.  The best way to avoid such problems is to use prototypes.
771 @node Complex
772 @section Complex Numbers
773 @cindex complex numbers
775 GNU C supports complex data types.  You can declare both complex integer
776 types and complex floating types, using the keyword @code{__complex__}.
778 For example, @samp{__complex__ double x;} declares @code{x} as a
779 variable whose real part and imaginary part are both of type
780 @code{double}.  @samp{__complex__ short int y;} declares @code{y} to
781 have real and imaginary parts of type @code{short int}; this is not
782 likely to be useful, but it shows that the set of complex types is
783 complete.
785 To write a constant with a complex data type, use the suffix @samp{i} or
786 @samp{j} (either one; they are equivalent).  For example, @code{2.5fi}
787 has type @code{__complex__ float} and @code{3i} has type
788 @code{__complex__ int}.  Such a constant always has a pure imaginary
789 value, but you can form any complex value you like by adding one to a
790 real constant.
792 To extract the real part of a complex-valued expression @var{exp}, write
793 @code{__real__ @var{exp}}.  Likewise, use @code{__imag__} to
794 extract the imaginary part.
796 The operator @samp{~} performs complex conjugation when used on a value
797 with a complex type.
799 GNU CC can allocate complex automatic variables in a noncontiguous
800 fashion; it's even possible for the real part to be in a register while
801 the imaginary part is on the stack (or vice-versa).  None of the
802 supported debugging info formats has a way to represent noncontiguous
803 allocation like this, so GNU CC describes a noncontiguous complex
804 variable as if it were two separate variables of noncomplex type.
805 If the variable's actual name is @code{foo}, the two fictitious
806 variables are named @code{foo$real} and @code{foo$imag}.  You can
807 examine and set these two fictitious variables with your debugger.
809 A future version of GDB will know how to recognize such pairs and treat
810 them as a single variable with a complex type.
812 @node Hex Floats
813 @section Hex Floats
814 @cindex hex floats
816 GNU CC recognizes floating-point numbers writen not only in the usual
817 decimal notation, such as @code{1.55e1}, but also numbers such as
818 @code{0x1.fp3} written in hexadecimal format.  In that format the
819 @code{0x} hex introducer and the @code{p} or @code{P} exponent field are
820 mandatory.  The exponent is a decimal number that indicates the power of
821 2 by which the significand part will be multiplied.  Thus @code{0x1.f} is
822 1 15/16, @code{p3} multiplies it by 8, and the value of @code{0x1.fp3}
823 is the same as @code{1.55e1}.
825 Unlike for floating-point numbers in the decimal notation the exponent
826 is always required in the hexadecimal notation.  Otherwise the compiler
827 would not be able to resolve the ambiguity of, e.g., @code{0x1.f}.  This
828 could mean @code{1.0f} or @code{1.9375} since @code{f} is also the
829 extension for floating-point constants of type @code{float}.
831 @node Zero Length
832 @section Arrays of Length Zero
833 @cindex arrays of length zero
834 @cindex zero-length arrays
835 @cindex length-zero arrays
837 Zero-length arrays are allowed in GNU C.  They are very useful as the last
838 element of a structure which is really a header for a variable-length
839 object:
841 @example
842 struct line @{
843   int length;
844   char contents[0];
848   struct line *thisline = (struct line *)
849     malloc (sizeof (struct line) + this_length);
850   thisline->length = this_length;
852 @end example
854 In standard C, you would have to give @code{contents} a length of 1, which
855 means either you waste space or complicate the argument to @code{malloc}.
857 @node Variable Length
858 @section Arrays of Variable Length
859 @cindex variable-length arrays
860 @cindex arrays of variable length
862 Variable-length automatic arrays are allowed in GNU C.  These arrays are
863 declared like any other automatic arrays, but with a length that is not
864 a constant expression.  The storage is allocated at the point of
865 declaration and deallocated when the brace-level is exited.  For
866 example:
868 @example
869 FILE *
870 concat_fopen (char *s1, char *s2, char *mode)
872   char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];
873   strcpy (str, s1);
874   strcat (str, s2);
875   return fopen (str, mode);
877 @end example
879 @cindex scope of a variable length array
880 @cindex variable-length array scope
881 @cindex deallocating variable length arrays
882 Jumping or breaking out of the scope of the array name deallocates the
883 storage.  Jumping into the scope is not allowed; you get an error
884 message for it.
886 @cindex @code{alloca} vs variable-length arrays
887 You can use the function @code{alloca} to get an effect much like
888 variable-length arrays.  The function @code{alloca} is available in
889 many other C implementations (but not in all).  On the other hand,
890 variable-length arrays are more elegant.
892 There are other differences between these two methods.  Space allocated
893 with @code{alloca} exists until the containing @emph{function} returns.
894 The space for a variable-length array is deallocated as soon as the array
895 name's scope ends.  (If you use both variable-length arrays and
896 @code{alloca} in the same function, deallocation of a variable-length array
897 will also deallocate anything more recently allocated with @code{alloca}.)
899 You can also use variable-length arrays as arguments to functions:
901 @example
902 struct entry
903 tester (int len, char data[len][len])
905   @dots{}
907 @end example
909 The length of an array is computed once when the storage is allocated
910 and is remembered for the scope of the array in case you access it with
911 @code{sizeof}.
913 If you want to pass the array first and the length afterward, you can
914 use a forward declaration in the parameter list---another GNU extension.
916 @example
917 struct entry
918 tester (int len; char data[len][len], int len)
920   @dots{}
922 @end example
924 @cindex parameter forward declaration
925 The @samp{int len} before the semicolon is a @dfn{parameter forward
926 declaration}, and it serves the purpose of making the name @code{len}
927 known when the declaration of @code{data} is parsed.
929 You can write any number of such parameter forward declarations in the
930 parameter list.  They can be separated by commas or semicolons, but the
931 last one must end with a semicolon, which is followed by the ``real''
932 parameter declarations.  Each forward declaration must match a ``real''
933 declaration in parameter name and data type.
935 @node Macro Varargs
936 @section Macros with Variable Numbers of Arguments
937 @cindex variable number of arguments
938 @cindex macro with variable arguments
939 @cindex rest argument (in macro)
941 In GNU C, a macro can accept a variable number of arguments, much as a
942 function can.  The syntax for defining the macro looks much like that
943 used for a function.  Here is an example:
945 @example
946 #define eprintf(format, args...)  \
947  fprintf (stderr, format , ## args)
948 @end example
950 Here @code{args} is a @dfn{rest argument}: it takes in zero or more
951 arguments, as many as the call contains.  All of them plus the commas
952 between them form the value of @code{args}, which is substituted into
953 the macro body where @code{args} is used.  Thus, we have this expansion:
955 @example
956 eprintf ("%s:%d: ", input_file_name, line_number)
957 @expansion{}
958 fprintf (stderr, "%s:%d: " , input_file_name, line_number)
959 @end example
961 @noindent
962 Note that the comma after the string constant comes from the definition
963 of @code{eprintf}, whereas the last comma comes from the value of
964 @code{args}.
966 The reason for using @samp{##} is to handle the case when @code{args}
967 matches no arguments at all.  In this case, @code{args} has an empty
968 value.  In this case, the second comma in the definition becomes an
969 embarrassment: if it got through to the expansion of the macro, we would
970 get something like this:
972 @example
973 fprintf (stderr, "success!\n" , )
974 @end example
976 @noindent
977 which is invalid C syntax.  @samp{##} gets rid of the comma, so we get
978 the following instead:
980 @example
981 fprintf (stderr, "success!\n")
982 @end example
984 This is a special feature of the GNU C preprocessor: @samp{##} before a
985 rest argument that is empty discards the preceding sequence of
986 non-whitespace characters from the macro definition.  (If another macro
987 argument precedes, none of it is discarded.)
989 It might be better to discard the last preprocessor token instead of the
990 last preceding sequence of non-whitespace characters; in fact, we may
991 someday change this feature to do so.  We advise you to write the macro
992 definition so that the preceding sequence of non-whitespace characters
993 is just a single token, so that the meaning will not change if we change
994 the definition of this feature.
996 @node Subscripting
997 @section Non-Lvalue Arrays May Have Subscripts
998 @cindex subscripting
999 @cindex arrays, non-lvalue
1001 @cindex subscripting and function values
1002 Subscripting is allowed on arrays that are not lvalues, even though the
1003 unary @samp{&} operator is not.  For example, this is valid in GNU C though
1004 not valid in other C dialects:
1006 @example
1007 @group
1008 struct foo @{int a[4];@};
1010 struct foo f();
1012 bar (int index)
1014   return f().a[index];
1016 @end group
1017 @end example
1019 @node Pointer Arith
1020 @section Arithmetic on @code{void}- and Function-Pointers
1021 @cindex void pointers, arithmetic
1022 @cindex void, size of pointer to
1023 @cindex function pointers, arithmetic
1024 @cindex function, size of pointer to
1026 In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to
1027 @code{void} and on pointers to functions.  This is done by treating the
1028 size of a @code{void} or of a function as 1.
1030 A consequence of this is that @code{sizeof} is also allowed on @code{void}
1031 and on function types, and returns 1.
1033 The option @samp{-Wpointer-arith} requests a warning if these extensions
1034 are used.
1036 @node Initializers
1037 @section Non-Constant Initializers
1038 @cindex initializers, non-constant
1039 @cindex non-constant initializers
1041 As in standard C++, the elements of an aggregate initializer for an
1042 automatic variable are not required to be constant expressions in GNU C.
1043 Here is an example of an initializer with run-time varying elements:
1045 @example
1046 foo (float f, float g)
1048   float beat_freqs[2] = @{ f-g, f+g @};
1049   @dots{}
1051 @end example
1053 @node Constructors
1054 @section Constructor Expressions
1055 @cindex constructor expressions
1056 @cindex initializations in expressions
1057 @cindex structures, constructor expression
1058 @cindex expressions, constructor
1060 GNU C supports constructor expressions.  A constructor looks like
1061 a cast containing an initializer.  Its value is an object of the
1062 type specified in the cast, containing the elements specified in
1063 the initializer.
1065 Usually, the specified type is a structure.  Assume that
1066 @code{struct foo} and @code{structure} are declared as shown:
1068 @example
1069 struct foo @{int a; char b[2];@} structure;
1070 @end example
1072 @noindent
1073 Here is an example of constructing a @code{struct foo} with a constructor:
1075 @example
1076 structure = ((struct foo) @{x + y, 'a', 0@});
1077 @end example
1079 @noindent
1080 This is equivalent to writing the following:
1082 @example
1084   struct foo temp = @{x + y, 'a', 0@};
1085   structure = temp;
1087 @end example
1089 You can also construct an array.  If all the elements of the constructor
1090 are (made up of) simple constant expressions, suitable for use in
1091 initializers, then the constructor is an lvalue and can be coerced to a
1092 pointer to its first element, as shown here:
1094 @example
1095 char **foo = (char *[]) @{ "x", "y", "z" @};
1096 @end example
1098 Array constructors whose elements are not simple constants are
1099 not very useful, because the constructor is not an lvalue.  There
1100 are only two valid ways to use it: to subscript it, or initialize
1101 an array variable with it.  The former is probably slower than a
1102 @code{switch} statement, while the latter does the same thing an
1103 ordinary C initializer would do.  Here is an example of
1104 subscripting an array constructor:
1106 @example
1107 output = ((int[]) @{ 2, x, 28 @}) [input];
1108 @end example
1110 Constructor expressions for scalar types and union types are is
1111 also allowed, but then the constructor expression is equivalent
1112 to a cast.
1114 @node Labeled Elements
1115 @section Labeled Elements in Initializers
1116 @cindex initializers with labeled elements
1117 @cindex labeled elements in initializers
1118 @cindex case labels in initializers
1120 Standard C requires the elements of an initializer to appear in a fixed
1121 order, the same as the order of the elements in the array or structure
1122 being initialized.
1124 In GNU C you can give the elements in any order, specifying the array
1125 indices or structure field names they apply to.  This extension is not
1126 implemented in GNU C++.
1128 To specify an array index, write @samp{[@var{index}]} or
1129 @samp{[@var{index}] =} before the element value.  For example,
1131 @example
1132 int a[6] = @{ [4] 29, [2] = 15 @};
1133 @end example
1135 @noindent
1136 is equivalent to
1138 @example
1139 int a[6] = @{ 0, 0, 15, 0, 29, 0 @};
1140 @end example
1142 @noindent
1143 The index values must be constant expressions, even if the array being
1144 initialized is automatic.
1146 To initialize a range of elements to the same value, write
1147 @samp{[@var{first} ... @var{last}] = @var{value}}.  For example,
1149 @example
1150 int widths[] = @{ [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 @};
1151 @end example
1153 @noindent
1154 Note that the length of the array is the highest value specified
1155 plus one.
1157 In a structure initializer, specify the name of a field to initialize
1158 with @samp{@var{fieldname}:} before the element value.  For example,
1159 given the following structure,
1161 @example
1162 struct point @{ int x, y; @};
1163 @end example
1165 @noindent
1166 the following initialization
1168 @example
1169 struct point p = @{ y: yvalue, x: xvalue @};
1170 @end example
1172 @noindent
1173 is equivalent to
1175 @example
1176 struct point p = @{ xvalue, yvalue @};
1177 @end example
1179 Another syntax which has the same meaning is @samp{.@var{fieldname} =}.,
1180 as shown here:
1182 @example
1183 struct point p = @{ .y = yvalue, .x = xvalue @};
1184 @end example
1186 You can also use an element label (with either the colon syntax or the
1187 period-equal syntax) when initializing a union, to specify which element
1188 of the union should be used.  For example,
1190 @example
1191 union foo @{ int i; double d; @};
1193 union foo f = @{ d: 4 @};
1194 @end example
1196 @noindent
1197 will convert 4 to a @code{double} to store it in the union using
1198 the second element.  By contrast, casting 4 to type @code{union foo}
1199 would store it into the union as the integer @code{i}, since it is
1200 an integer.  (@xref{Cast to Union}.)
1202 You can combine this technique of naming elements with ordinary C
1203 initialization of successive elements.  Each initializer element that
1204 does not have a label applies to the next consecutive element of the
1205 array or structure.  For example,
1207 @example
1208 int a[6] = @{ [1] = v1, v2, [4] = v4 @};
1209 @end example
1211 @noindent
1212 is equivalent to
1214 @example
1215 int a[6] = @{ 0, v1, v2, 0, v4, 0 @};
1216 @end example
1218 Labeling the elements of an array initializer is especially useful
1219 when the indices are characters or belong to an @code{enum} type.
1220 For example:
1222 @example
1223 int whitespace[256]
1224   = @{ [' '] = 1, ['\t'] = 1, ['\h'] = 1,
1225       ['\f'] = 1, ['\n'] = 1, ['\r'] = 1 @};
1226 @end example
1228 @node Case Ranges
1229 @section Case Ranges
1230 @cindex case ranges
1231 @cindex ranges in case statements
1233 You can specify a range of consecutive values in a single @code{case} label,
1234 like this:
1236 @example
1237 case @var{low} ... @var{high}:
1238 @end example
1240 @noindent
1241 This has the same effect as the proper number of individual @code{case}
1242 labels, one for each integer value from @var{low} to @var{high}, inclusive.
1244 This feature is especially useful for ranges of ASCII character codes:
1246 @example
1247 case 'A' ... 'Z':
1248 @end example
1250 @strong{Be careful:} Write spaces around the @code{...}, for otherwise
1251 it may be parsed wrong when you use it with integer values.  For example,
1252 write this:
1254 @example
1255 case 1 ... 5:
1256 @end example
1258 @noindent
1259 rather than this:
1261 @example
1262 case 1...5:
1263 @end example
1265 @node Cast to Union
1266 @section Cast to a Union Type
1267 @cindex cast to a union
1268 @cindex union, casting to a
1270 A cast to union type is similar to other casts, except that the type
1271 specified is a union type.  You can specify the type either with
1272 @code{union @var{tag}} or with a typedef name.  A cast to union is actually
1273 a constructor though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like
1274 normal casts.  (@xref{Constructors}.)
1276 The types that may be cast to the union type are those of the members
1277 of the union.  Thus, given the following union and variables:
1279 @example
1280 union foo @{ int i; double d; @};
1281 int x;
1282 double y;
1283 @end example
1285 @noindent
1286 both @code{x} and @code{y} can be cast to type @code{union} foo.
1288 Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable of
1289 union type is equivalent to storing in a member of the union:
1291 @example
1292 union foo u;
1293 @dots{}
1294 u = (union foo) x  @equiv{}  u.i = x
1295 u = (union foo) y  @equiv{}  u.d = y
1296 @end example
1298 You can also use the union cast as a function argument:
1300 @example
1301 void hack (union foo);
1302 @dots{}
1303 hack ((union foo) x);
1304 @end example
1306 @node Function Attributes
1307 @section Declaring Attributes of Functions
1308 @cindex function attributes
1309 @cindex declaring attributes of functions
1310 @cindex functions that never return
1311 @cindex functions that have no side effects
1312 @cindex functions in arbitrary sections
1313 @cindex functions that bahave like malloc
1314 @cindex @code{volatile} applied to function
1315 @cindex @code{const} applied to function
1316 @cindex functions with @code{printf}, @code{scanf} or @code{strftime} style arguments
1317 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1318 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1319 @cindex functions that do not pop the argument stack on the 386
1321 In GNU C, you declare certain things about functions called in your program
1322 which help the compiler optimize function calls and check your code more
1323 carefully.
1325 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1326 attributes when making a declaration.  This keyword is followed by an
1327 attribute specification inside double parentheses.  Ten attributes,
1328 @code{noreturn}, @code{const}, @code{format},
1329 @code{no_instrument_function}, @code{section}, @code{constructor},
1330 @code{destructor}, @code{unused}, @code{weak} and @code{malloc} are
1331 currently defined for functions.  Other attributes, including
1332 @code{section} are supported for variables declarations (@pxref{Variable
1333 Attributes}) and for types (@pxref{Type Attributes}).
1335 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1336 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1337 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1338 you may use @code{__noreturn__} instead of @code{noreturn}.
1340 @table @code
1341 @cindex @code{noreturn} function attribute
1342 @item noreturn
1343 A few standard library functions, such as @code{abort} and @code{exit},
1344 cannot return.  GNU CC knows this automatically.  Some programs define
1345 their own functions that never return.  You can declare them
1346 @code{noreturn} to tell the compiler this fact.  For example,
1348 @smallexample
1349 void fatal () __attribute__ ((noreturn));
1351 void
1352 fatal (@dots{})
1354   @dots{} /* @r{Print error message.} */ @dots{}
1355   exit (1);
1357 @end smallexample
1359 The @code{noreturn} keyword tells the compiler to assume that
1360 @code{fatal} cannot return.  It can then optimize without regard to what
1361 would happen if @code{fatal} ever did return.  This makes slightly
1362 better code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
1363 uninitialized variables.
1365 Do not assume that registers saved by the calling function are
1366 restored before calling the @code{noreturn} function.
1368 It does not make sense for a @code{noreturn} function to have a return
1369 type other than @code{void}.
1371 The attribute @code{noreturn} is not implemented in GNU C versions
1372 earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function does
1373 not return, which works in the current version and in some older
1374 versions, is as follows:
1376 @smallexample
1377 typedef void voidfn ();
1379 volatile voidfn fatal;
1380 @end smallexample
1382 @cindex @code{const} function attribute
1383 @item const
1384 Many functions do not examine any values except their arguments, and
1385 have no effects except the return value.  Such a function can be subject
1386 to common subexpression elimination and loop optimization just as an
1387 arithmetic operator would be.  These functions should be declared
1388 with the attribute @code{const}.  For example,
1390 @smallexample
1391 int square (int) __attribute__ ((const));
1392 @end smallexample
1394 @noindent
1395 says that the hypothetical function @code{square} is safe to call
1396 fewer times than the program says.
1398 The attribute @code{const} is not implemented in GNU C versions earlier
1399 than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no side
1400 effects, which works in the current version and in some older versions,
1401 is as follows:
1403 @smallexample
1404 typedef int intfn ();
1406 extern const intfn square;
1407 @end smallexample
1409 This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the language
1410 specifies that the @samp{const} must be attached to the return value.
1412 @cindex pointer arguments
1413 Note that a function that has pointer arguments and examines the data
1414 pointed to must @emph{not} be declared @code{const}.  Likewise, a
1415 function that calls a non-@code{const} function usually must not be
1416 @code{const}.  It does not make sense for a @code{const} function to
1417 return @code{void}.
1419 @item format (@var{archetype}, @var{string-index}, @var{first-to-check})
1420 @cindex @code{format} function attribute
1421 The @code{format} attribute specifies that a function takes @code{printf},
1422 @code{scanf}, or @code{strftime} style arguments which should be type-checked
1423 against a format string.  For example, the declaration:
1425 @smallexample
1426 extern int
1427 my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
1428       __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
1429 @end smallexample
1431 @noindent
1432 causes the compiler to check the arguments in calls to @code{my_printf}
1433 for consistency with the @code{printf} style format string argument
1434 @code{my_format}.
1436 The parameter @var{archetype} determines how the format string is
1437 interpreted, and should be either @code{printf}, @code{scanf}, or
1438 @code{strftime}.  The
1439 parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1440 string argument (starting from 1), while @var{first-to-check} is the
1441 number of the first argument to check against the format string.  For
1442 functions where the arguments are not available to be checked (such as
1443 @code{vprintf}), specify the third parameter as zero.  In this case the
1444 compiler only checks the format string for consistency.
1446 In the example above, the format string (@code{my_format}) is the second
1447 argument of the function @code{my_print}, and the arguments to check
1448 start with the third argument, so the correct parameters for the format
1449 attribute are 2 and 3.
1451 The @code{format} attribute allows you to identify your own functions
1452 which take format strings as arguments, so that GNU CC can check the
1453 calls to these functions for errors.  The compiler always checks formats
1454 for the ANSI library functions @code{printf}, @code{fprintf},
1455 @code{sprintf}, @code{scanf}, @code{fscanf}, @code{sscanf}, @code{strftime},
1456 @code{vprintf}, @code{vfprintf} and @code{vsprintf} whenever such
1457 warnings are requested (using @samp{-Wformat}), so there is no need to
1458 modify the header file @file{stdio.h}.
1460 @item format_arg (@var{string-index})
1461 @cindex @code{format_arg} function attribute
1462 The @code{format_arg} attribute specifies that a function takes
1463 @code{printf} or @code{scanf} style arguments, modifies it (for example,
1464 to translate it into another language), and passes it to a @code{printf}
1465 or @code{scanf} style function.  For example, the declaration:
1467 @smallexample
1468 extern char *
1469 my_dgettext (char *my_domain, const char *my_format)
1470       __attribute__ ((format_arg (2)));
1471 @end smallexample
1473 @noindent
1474 causes the compiler to check the arguments in calls to
1475 @code{my_dgettext} whose result is passed to a @code{printf},
1476 @code{scanf}, or @code{strftime} type function for consistency with the
1477 @code{printf} style format string argument @code{my_format}.
1479 The parameter @var{string-index} specifies which argument is the format
1480 string argument (starting from 1).
1482 The @code{format-arg} attribute allows you to identify your own
1483 functions which modify format strings, so that GNU CC can check the
1484 calls to @code{printf}, @code{scanf}, or @code{strftime} function whose
1485 operands are a call to one of your own function.  The compiler always
1486 treats @code{gettext}, @code{dgettext}, and @code{dcgettext} in this
1487 manner.
1489 @item no_instrument_function
1490 @cindex @code{no_instrument_function} function attribute
1491 If @samp{-finstrument-functions} is given, profiling function calls will
1492 be generated at entry and exit of most user-compiled functions.
1493 Functions with this attribute will not be so instrumented.
1495 @item section ("section-name")
1496 @cindex @code{section} function attribute
1497 Normally, the compiler places the code it generates in the @code{text} section.
1498 Sometimes, however, you need additional sections, or you need certain
1499 particular functions to appear in special sections.  The @code{section}
1500 attribute specifies that a function lives in a particular section.
1501 For example, the declaration:
1503 @smallexample
1504 extern void foobar (void) __attribute__ ((section ("bar")));
1505 @end smallexample
1507 @noindent
1508 puts the function @code{foobar} in the @code{bar} section.
1510 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
1511 attribute is not available on all platforms.
1512 If you need to map the entire contents of a module to a particular
1513 section, consider using the facilities of the linker instead.
1515 @item constructor
1516 @itemx destructor
1517 @cindex @code{constructor} function attribute
1518 @cindex @code{destructor} function attribute
1519 The @code{constructor} attribute causes the function to be called
1520 automatically before execution enters @code{main ()}.  Similarly, the
1521 @code{destructor} attribute causes the function to be called
1522 automatically after @code{main ()} has completed or @code{exit ()} has
1523 been called.  Functions with these attributes are useful for
1524 initializing data that will be used implicitly during the execution of
1525 the program.
1527 These attributes are not currently implemented for Objective C.
1529 @item unused
1530 This attribute, attached to a function, means that the function is meant
1531 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
1532 function.  GNU C++ does not currently support this attribute as
1533 definitions without parameters are valid in C++.
1535 @item weak
1536 @cindex @code{weak} attribute
1537 The @code{weak} attribute causes the declaration to be emitted as a weak
1538 symbol rather than a global.  This is primarily useful in defining
1539 library functions which can be overridden in user code, though it can
1540 also be used with non-function declarations.  Weak symbols are supported
1541 for ELF targets, and also for a.out targets when using the GNU assembler
1542 and linker.
1544 @item malloc
1545 @cindex @code{malloc} attribute
1546 The @code{malloc} attribute is used to tell the compiler that a function
1547 may be treated as if it were the malloc function.  The compiler assumes
1548 that calls to malloc result in a pointers that cannot alias anything.
1549 This will often improve optimization.
1551 @item alias ("target")
1552 @cindex @code{alias} attribute
1553 The @code{alias} attribute causes the declaration to be emitted as an
1554 alias for another symbol, which must be specified.  For instance,
1556 @smallexample
1557 void __f () @{ /* do something */; @}
1558 void f () __attribute__ ((weak, alias ("__f")));
1559 @end smallexample
1561 declares @samp{f} to be a weak alias for @samp{__f}.  In C++, the
1562 mangled name for the target must be used.
1564 Not all target machines support this attribute.
1566 @item no_check_memory_usage
1567 @cindex @code{no_check_memory_usage} function attribute
1568 The @code{no_check_memory_usage} attribute causes GNU CC to omit checks
1569 of memory references when it generates code for that function.  Normally
1570 if you specify @samp{-fcheck-memory-usage} (see @pxref{Code Gen
1571 Options}), GNU CC generates calls to support routines before most memory
1572 accesses to permit support code to record usage and detect uses of
1573 uninitialized or unallocated storage.  Since GNU CC cannot handle
1574 @code{asm} statements properly they are not allowed in such functions.
1575 If you declare a function with this attribute, GNU CC will not generate
1576 memory checking code for that function, permitting the use of @code{asm}
1577 statements without having to compile that function with different
1578 options.  This also allows you to write support routines of your own if
1579 you wish, without getting infinite recursion if they get compiled with
1580 @code{-fcheck-memory-usage}.
1582 @item regparm (@var{number})
1583 @cindex functions that are passed arguments in registers on the 386
1584 On the Intel 386, the @code{regparm} attribute causes the compiler to
1585 pass up to @var{number} integer arguments in registers @var{EAX},
1586 @var{EDX}, and @var{ECX} instead of on the stack.  Functions that take a
1587 variable number of arguments will continue to be passed all of their
1588 arguments on the stack.
1590 @item stdcall
1591 @cindex functions that pop the argument stack on the 386
1592 On the Intel 386, the @code{stdcall} attribute causes the compiler to
1593 assume that the called function will pop off the stack space used to
1594 pass arguments, unless it takes a variable number of arguments.
1596 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{stdcall}
1597 attribute.
1599 @item cdecl
1600 @cindex functions that do pop the argument stack on the 386
1601 On the Intel 386, the @code{cdecl} attribute causes the compiler to
1602 assume that the calling function will pop off the stack space used to
1603 pass arguments.  This is
1604 useful to override the effects of the @samp{-mrtd} switch.
1606 The PowerPC compiler for Windows NT currently ignores the @code{cdecl}
1607 attribute.
1609 @item longcall
1610 @cindex functions called via pointer on the RS/6000 and PowerPC
1611 On the RS/6000 and PowerPC, the @code{longcall} attribute causes the
1612 compiler to always call the function via a pointer, so that functions
1613 which reside further than 64 megabytes (67,108,864 bytes) from the
1614 current location can be called.
1616 @item dllimport
1617 @cindex functions which are imported from a dll on PowerPC Windows NT
1618 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllimport} attribute causes
1619 the compiler to call the function via a global pointer to the function
1620 pointer that is set up by the Windows NT dll library.  The pointer name
1621 is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1623 @item dllexport
1624 @cindex functions which are exported from a dll on PowerPC Windows NT
1625 On the PowerPC running Windows NT, the @code{dllexport} attribute causes
1626 the compiler to provide a global pointer to the function pointer, so
1627 that it can be called with the @code{dllimport} attribute.  The pointer
1628 name is formed by combining @code{__imp_} and the function name.
1630 @item exception (@var{except-func} [, @var{except-arg}])
1631 @cindex functions which specify exception handling on PowerPC Windows NT
1632 On the PowerPC running Windows NT, the @code{exception} attribute causes
1633 the compiler to modify the structured exception table entry it emits for
1634 the declared function.  The string or identifier @var{except-func} is
1635 placed in the third entry of the structured exception table.  It
1636 represents a function, which is called by the exception handling
1637 mechanism if an exception occurs.  If it was specified, the string or
1638 identifier @var{except-arg} is placed in the fourth entry of the
1639 structured exception table.
1641 @item function_vector
1642 @cindex calling functions through the function vector on the H8/300 processors
1643 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1644 function should be called through the function vector.  Calling a
1645 function through the function vector will reduce code size, however;
1646 the function vector has a limited size (maximum 128 entries on the H8/300
1647 and 64 entries on the H8/300H) and shares space with the interrupt vector.
1649 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1650 this option to work correctly.
1652 @item interrupt_handler
1653 @cindex interrupt handler functions on the H8/300 processors
1654 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1655 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1656 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1657 attribute is present.
1659 @item eightbit_data
1660 @cindex eight bit data on the H8/300 and H8/300H
1661 Use this option on the H8/300 and H8/300H to indicate that the specified
1662 variable should be placed into the eight bit data section.
1663 The compiler will generate more efficient code for certain operations
1664 on data in the eight bit data area.  Note the eight bit data area is limited to
1665 256 bytes of data.
1667 You must use GAS and GLD from GNU binutils version 2.7 or later for
1668 this option to work correctly.
1670 @item tiny_data
1671 @cindex tiny data section on the H8/300H
1672 Use this option on the H8/300H to indicate that the specified
1673 variable should be placed into the tiny data section.
1674 The compiler will generate more efficient code for loads and stores
1675 on data in the tiny data section.  Note the tiny data area is limited to
1676 slightly under 32kbytes of data.
1678 @item interrupt
1679 @cindex interrupt handlers on the M32R/D
1680 Use this option on the M32R/D to indicate that the specified
1681 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1682 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1683 attribute is present.
1685 Interrupt handler functions on the AVR processors
1686 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1687 function is an interrupt handler.  The compiler will generate function
1688 entry and exit sequences suitable for use in an interrupt handler when this
1689 attribute is present. Interrupts will be enabled inside function.
1691 @item signal
1692 @cindex signal handler functions on the AVR processors
1693 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1694 function is an signal handler.  The compiler will generate function
1695 entry and exit sequences suitable for use in an signal handler when this
1696 attribute is present. Interrupts will be disabled inside function.
1698 @item naked
1699 @cindex function without a prologue/epilogue code on the AVR processors
1700 Use this option on the AVR to indicate that the specified
1701 function don't have a prologue/epilogue.  The compiler don't generate
1702 function entry and exit sequences.
1704 @item model (@var{model-name})
1705 @cindex function addressability on the M32R/D
1706 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object,
1707 and the code generated for a function.
1708 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
1709 or @code{large}, representing each of the code models.
1711 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
1712 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction), and are
1713 callable with the @code{bl} instruction.
1715 Medium model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1716 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1717 and are callable with the @code{bl} instruction.
1719 Large model objects may live anywhere in the 32 bit address space (the
1720 compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their addresses),
1721 and may not be reachable with the @code{bl} instruction (the compiler will
1722 generate the much slower @code{seth/add3/jl} instruction sequence).
1724 @end table
1726 You can specify multiple attributes in a declaration by separating them
1727 by commas within the double parentheses or by immediately following an
1728 attribute declaration with another attribute declaration.
1730 @cindex @code{#pragma}, reason for not using
1731 @cindex pragma, reason for not using
1732 Some people object to the @code{__attribute__} feature, suggesting that ANSI C's
1733 @code{#pragma} should be used instead.  There are two reasons for not
1734 doing this.
1736 @enumerate
1737 @item
1738 It is impossible to generate @code{#pragma} commands from a macro.
1740 @item
1741 There is no telling what the same @code{#pragma} might mean in another
1742 compiler.
1743 @end enumerate
1745 These two reasons apply to almost any application that might be proposed
1746 for @code{#pragma}.  It is basically a mistake to use @code{#pragma} for
1747 @emph{anything}.
1749 @node Function Prototypes
1750 @section Prototypes and Old-Style Function Definitions
1751 @cindex function prototype declarations
1752 @cindex old-style function definitions
1753 @cindex promotion of formal parameters
1755 GNU C extends ANSI C to allow a function prototype to override a later
1756 old-style non-prototype definition.  Consider the following example:
1758 @example
1759 /* @r{Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.}  */
1760 #ifdef __STDC__
1761 #define P(x) x
1762 #else
1763 #define P(x) ()
1764 #endif
1766 /* @r{Prototype function declaration.}  */
1767 int isroot P((uid_t));
1769 /* @r{Old-style function definition.}  */
1771 isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
1772      uid_t x;
1774   return x == 0;
1776 @end example
1778 Suppose the type @code{uid_t} happens to be @code{short}.  ANSI C does
1779 not allow this example, because subword arguments in old-style
1780 non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
1781 function definition's argument is really an @code{int}, which does not
1782 match the prototype argument type of @code{short}.
1784 This restriction of ANSI C makes it hard to write code that is portable
1785 to traditional C compilers, because the programmer does not know
1786 whether the @code{uid_t} type is @code{short}, @code{int}, or
1787 @code{long}.  Therefore, in cases like these GNU C allows a prototype
1788 to override a later old-style definition.  More precisely, in GNU C, a
1789 function prototype argument type overrides the argument type specified
1790 by a later old-style definition if the former type is the same as the
1791 latter type before promotion.  Thus in GNU C the above example is
1792 equivalent to the following:
1794 @example
1795 int isroot (uid_t);
1798 isroot (uid_t x)
1800   return x == 0;
1802 @end example
1804 GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
1805 extension is irrelevant.
1807 @node C++ Comments
1808 @section C++ Style Comments
1809 @cindex //
1810 @cindex C++ comments
1811 @cindex comments, C++ style
1813 In GNU C, you may use C++ style comments, which start with @samp{//} and
1814 continue until the end of the line.  Many other C implementations allow
1815 such comments, and they are likely to be in a future C standard.
1816 However, C++ style comments are not recognized if you specify
1817 @w{@samp{-ansi}} or @w{@samp{-traditional}}, since they are incompatible
1818 with traditional constructs like @code{dividend//*comment*/divisor}.
1820 @node Dollar Signs
1821 @section Dollar Signs in Identifier Names
1822 @cindex $
1823 @cindex dollar signs in identifier names
1824 @cindex identifier names, dollar signs in
1826 In GNU C, you may normally use dollar signs in identifier names.
1827 This is because many traditional C implementations allow such identifiers.
1828 However, dollar signs in identifiers are not supported on a few target
1829 machines, typically because the target assembler does not allow them.
1831 @node Character Escapes
1832 @section The Character @key{ESC} in Constants
1834 You can use the sequence @samp{\e} in a string or character constant to
1835 stand for the ASCII character @key{ESC}.
1837 @node Alignment
1838 @section Inquiring on Alignment of Types or Variables
1839 @cindex alignment
1840 @cindex type alignment
1841 @cindex variable alignment
1843 The keyword @code{__alignof__} allows you to inquire about how an object
1844 is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
1845 syntax is just like @code{sizeof}.
1847 For example, if the target machine requires a @code{double} value to be
1848 aligned on an 8-byte boundary, then @code{__alignof__ (double)} is 8.
1849 This is true on many RISC machines.  On more traditional machine
1850 designs, @code{__alignof__ (double)} is 4 or even 2.
1852 Some machines never actually require alignment; they allow reference to any
1853 data type even at an odd addresses.  For these machines, @code{__alignof__}
1854 reports the @emph{recommended} alignment of a type.
1856 When the operand of @code{__alignof__} is an lvalue rather than a type, the
1857 value is the largest alignment that the lvalue is known to have.  It may
1858 have this alignment as a result of its data type, or because it is part of
1859 a structure and inherits alignment from that structure.  For example, after
1860 this declaration:
1862 @example
1863 struct foo @{ int x; char y; @} foo1;
1864 @end example
1866 @noindent
1867 the value of @code{__alignof__ (foo1.y)} is probably 2 or 4, the same as
1868 @code{__alignof__ (int)}, even though the data type of @code{foo1.y}
1869 does not itself demand any alignment.@refill
1871 A related feature which lets you specify the alignment of an object is
1872 @code{__attribute__ ((aligned (@var{alignment})))}; see the following
1873 section.
1875 @node Variable Attributes
1876 @section Specifying Attributes of Variables
1877 @cindex attribute of variables
1878 @cindex variable attributes
1880 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
1881 attributes of variables or structure fields.  This keyword is followed
1882 by an attribute specification inside double parentheses.  Eight
1883 attributes are currently defined for variables: @code{aligned},
1884 @code{mode}, @code{nocommon}, @code{packed}, @code{section},
1885 @code{transparent_union}, @code{unused}, and @code{weak}.  Other
1886 attributes are available for functions (@pxref{Function Attributes}) and
1887 for types (@pxref{Type Attributes}).
1889 You may also specify attributes with @samp{__} preceding and following
1890 each keyword.  This allows you to use them in header files without
1891 being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
1892 you may use @code{__aligned__} instead of @code{aligned}.
1894 @table @code
1895 @cindex @code{aligned} attribute
1896 @item aligned (@var{alignment})
1897 This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
1898 structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
1900 @smallexample
1901 int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
1902 @end smallexample
1904 @noindent
1905 causes the compiler to allocate the global variable @code{x} on a
1906 16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction with
1907 an @code{asm} expression to access the @code{move16} instruction which
1908 requires 16-byte aligned operands.
1910 You can also specify the alignment of structure fields.  For example, to
1911 create a double-word aligned @code{int} pair, you could write:
1913 @smallexample
1914 struct foo @{ int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); @};
1915 @end smallexample
1917 @noindent
1918 This is an alternative to creating a union with a @code{double} member
1919 that forces the union to be double-word aligned.
1921 It is not possible to specify the alignment of functions; the alignment
1922 of functions is determined by the machine's requirements and cannot be
1923 changed.  You cannot specify alignment for a typedef name because such a
1924 name is just an alias, not a distinct type.
1926 As in the preceding examples, you can explicitly specify the alignment
1927 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given variable or
1928 structure field.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
1929 and just ask the compiler to align a variable or field to the maximum
1930 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
1931 example, you could write:
1933 @smallexample
1934 short array[3] __attribute__ ((aligned));
1935 @end smallexample
1937 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned} attribute
1938 specification, the compiler automatically sets the alignment for the declared
1939 variable or field to the largest alignment which is ever used for any data
1940 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often make
1941 copy operations more efficient, because the compiler can use whatever
1942 instructions copy the biggest chunks of memory when performing copies to
1943 or from the variables or fields that you have aligned this way.
1945 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
1946 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
1948 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
1949 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
1950 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
1951 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
1952 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
1953 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
1954 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
1955 alignment.  See your linker documentation for further information.
1957 @item mode (@var{mode})
1958 @cindex @code{mode} attribute
1959 This attribute specifies the data type for the declaration---whichever
1960 type corresponds to the mode @var{mode}.  This in effect lets you
1961 request an integer or floating point type according to its width.
1963 You may also specify a mode of @samp{byte} or @samp{__byte__} to
1964 indicate the mode corresponding to a one-byte integer, @samp{word} or
1965 @samp{__word__} for the mode of a one-word integer, and @samp{pointer}
1966 or @samp{__pointer__} for the mode used to represent pointers.
1968 @item nocommon
1969 @cindex @code{nocommon} attribute
1970 This attribute specifies requests GNU CC not to place a variable
1971 ``common'' but instead to allocate space for it directly.  If you
1972 specify the @samp{-fno-common} flag, GNU CC will do this for all
1973 variables.
1975 Specifying the @code{nocommon} attribute for a variable provides an
1976 initialization of zeros.  A variable may only be initialized in one
1977 source file.
1979 @item packed
1980 @cindex @code{packed} attribute
1981 The @code{packed} attribute specifies that a variable or structure field
1982 should have the smallest possible alignment---one byte for a variable,
1983 and one bit for a field, unless you specify a larger value with the
1984 @code{aligned} attribute.
1986 Here is a structure in which the field @code{x} is packed, so that it
1987 immediately follows @code{a}:
1989 @example
1990 struct foo
1992   char a;
1993   int x[2] __attribute__ ((packed));
1995 @end example
1997 @item section ("section-name")
1998 @cindex @code{section} variable attribute
1999 Normally, the compiler places the objects it generates in sections like
2000 @code{data} and @code{bss}.  Sometimes, however, you need additional sections,
2001 or you need certain particular variables to appear in special sections,
2002 for example to map to special hardware.  The @code{section}
2003 attribute specifies that a variable (or function) lives in a particular
2004 section.  For example, this small program uses several specific section names:
2006 @smallexample
2007 struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = @{ 0 @};
2008 struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = @{ 0 @};
2009 char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = @{ 0 @};
2010 int init_data __attribute__ ((section ("INITDATA"))) = 0;
2012 main()
2014   /* Initialize stack pointer */
2015   init_sp (stack + sizeof (stack));
2017   /* Initialize initialized data */
2018   memcpy (&init_data, &data, &edata - &data);
2020   /* Turn on the serial ports */
2021   init_duart (&a);
2022   init_duart (&b);
2024 @end smallexample
2026 @noindent
2027 Use the @code{section} attribute with an @emph{initialized} definition
2028 of a @emph{global} variable, as shown in the example.  GNU CC issues
2029 a warning and otherwise ignores the @code{section} attribute in
2030 uninitialized variable declarations.
2032 You may only use the @code{section} attribute with a fully initialized
2033 global definition because of the way linkers work.  The linker requires
2034 each object be defined once, with the exception that uninitialized
2035 variables tentatively go in the @code{common} (or @code{bss}) section
2036 and can be multiply "defined".  You can force a variable to be
2037 initialized with the @samp{-fno-common} flag or the @code{nocommon}
2038 attribute.
2040 Some file formats do not support arbitrary sections so the @code{section}
2041 attribute is not available on all platforms.
2042 If you need to map the entire contents of a module to a particular
2043 section, consider using the facilities of the linker instead.
2045 @item shared
2046 @cindex @code{shared} variable attribute
2047 On Windows NT, in addition to nputting variable definitions in a named 
2048 section, the section can also be shared among all running copies of an 
2049 executable or DLL. For example, this small program defines shared data 
2050 by putting it in a named section "shared" and marking the section 
2051 shareable:
2053 @smallexample
2054 int foo __attribute__((section ("shared"), shared)) = 0;
2057 main()
2059   /* Read and write foo. All running copies see the same value. */
2060   return 0;
2062 @end smallexample
2064 @noindent
2065 You may only use the @code{shared} attribute along with @code{section}
2066 attribute with a fully initialized global definition because of the way 
2067 linkers work.  See @code{section} attribute for more information.
2069 The @code{shared} attribute is only available on Windows NT.
2071 @item transparent_union
2072 This attribute, attached to a function parameter which is a union, means
2073 that the corresponding argument may have the type of any union member,
2074 but the argument is passed as if its type were that of the first union
2075 member.  For more details see @xref{Type Attributes}.  You can also use
2076 this attribute on a @code{typedef} for a union data type; then it
2077 applies to all function parameters with that type.
2079 @item unused
2080 This attribute, attached to a variable, means that the variable is meant
2081 to be possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for this
2082 variable.
2084 @item weak
2085 The @code{weak} attribute is described in @xref{Function Attributes}.
2087 @item model (@var{model-name})
2088 @cindex variable addressability on the M32R/D
2089 Use this attribute on the M32R/D to set the addressability of an object.
2090 The identifier @var{model-name} is one of @code{small}, @code{medium},
2091 or @code{large}, representing each of the code models.
2093 Small model objects live in the lower 16MB of memory (so that their
2094 addresses can be loaded with the @code{ld24} instruction).
2096 Medium and large model objects may live anywhere in the 32 bit address space
2097 (the compiler will generate @code{seth/add3} instructions to load their
2098 addresses).
2100 @end table
2102 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2103 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2104 packed))}.
2106 @node Type Attributes
2107 @section Specifying Attributes of Types
2108 @cindex attribute of types
2109 @cindex type attributes
2111 The keyword @code{__attribute__} allows you to specify special
2112 attributes of @code{struct} and @code{union} types when you define such
2113 types.  This keyword is followed by an attribute specification inside
2114 double parentheses.  Three attributes are currently defined for types:
2115 @code{aligned}, @code{packed}, and @code{transparent_union}.  Other
2116 attributes are defined for functions (@pxref{Function Attributes}) and
2117 for variables (@pxref{Variable Attributes}).
2119 You may also specify any one of these attributes with @samp{__}
2120 preceding and following its keyword.  This allows you to use these
2121 attributes in header files without being concerned about a possible
2122 macro of the same name.  For example, you may use @code{__aligned__}
2123 instead of @code{aligned}.
2125 You may specify the @code{aligned} and @code{transparent_union}
2126 attributes either in a @code{typedef} declaration or just past the
2127 closing curly brace of a complete enum, struct or union type
2128 @emph{definition} and the @code{packed} attribute only past the closing
2129 brace of a definition.
2131 You may also specify attributes between the enum, struct or union
2132 tag and the name of the type rather than after the closing brace.
2134 @table @code
2135 @cindex @code{aligned} attribute
2136 @item aligned (@var{alignment})
2137 This attribute specifies a minimum alignment (in bytes) for variables
2138 of the specified type.  For example, the declarations:
2140 @smallexample
2141 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned (8)));
2142 typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));
2143 @end smallexample
2145 @noindent
2146 force the compiler to insure (as far as it can) that each variable whose
2147 type is @code{struct S} or @code{more_aligned_int} will be allocated and
2148 aligned @emph{at least} on a 8-byte boundary.  On a Sparc, having all
2149 variables of type @code{struct S} aligned to 8-byte boundaries allows
2150 the compiler to use the @code{ldd} and @code{std} (doubleword load and
2151 store) instructions when copying one variable of type @code{struct S} to
2152 another, thus improving run-time efficiency.
2154 Note that the alignment of any given @code{struct} or @code{union} type
2155 is required by the ANSI C standard to be at least a perfect multiple of
2156 the lowest common multiple of the alignments of all of the members of
2157 the @code{struct} or @code{union} in question.  This means that you @emph{can}
2158 effectively adjust the alignment of a @code{struct} or @code{union}
2159 type by attaching an @code{aligned} attribute to any one of the members
2160 of such a type, but the notation illustrated in the example above is a
2161 more obvious, intuitive, and readable way to request the compiler to
2162 adjust the alignment of an entire @code{struct} or @code{union} type.
2164 As in the preceding example, you can explicitly specify the alignment
2165 (in bytes) that you wish the compiler to use for a given @code{struct}
2166 or @code{union} type.  Alternatively, you can leave out the alignment factor
2167 and just ask the compiler to align a type to the maximum
2168 useful alignment for the target machine you are compiling for.  For
2169 example, you could write:
2171 @smallexample
2172 struct S @{ short f[3]; @} __attribute__ ((aligned));
2173 @end smallexample
2175 Whenever you leave out the alignment factor in an @code{aligned}
2176 attribute specification, the compiler automatically sets the alignment
2177 for the type to the largest alignment which is ever used for any data
2178 type on the target machine you are compiling for.  Doing this can often
2179 make copy operations more efficient, because the compiler can use
2180 whatever instructions copy the biggest chunks of memory when performing
2181 copies to or from the variables which have types that you have aligned
2182 this way.
2184 In the example above, if the size of each @code{short} is 2 bytes, then
2185 the size of the entire @code{struct S} type is 6 bytes.  The smallest
2186 power of two which is greater than or equal to that is 8, so the
2187 compiler sets the alignment for the entire @code{struct S} type to 8
2188 bytes.
2190 Note that although you can ask the compiler to select a time-efficient
2191 alignment for a given type and then declare only individual stand-alone
2192 objects of that type, the compiler's ability to select a time-efficient
2193 alignment is primarily useful only when you plan to create arrays of
2194 variables having the relevant (efficiently aligned) type.  If you
2195 declare or use arrays of variables of an efficiently-aligned type, then
2196 it is likely that your program will also be doing pointer arithmetic (or
2197 subscripting, which amounts to the same thing) on pointers to the
2198 relevant type, and the code that the compiler generates for these
2199 pointer arithmetic operations will often be more efficient for
2200 efficiently-aligned types than for other types.
2202 The @code{aligned} attribute can only increase the alignment; but you
2203 can decrease it by specifying @code{packed} as well.  See below.
2205 Note that the effectiveness of @code{aligned} attributes may be limited
2206 by inherent limitations in your linker.  On many systems, the linker is
2207 only able to arrange for variables to be aligned up to a certain maximum
2208 alignment.  (For some linkers, the maximum supported alignment may
2209 be very very small.)  If your linker is only able to align variables
2210 up to a maximum of 8 byte alignment, then specifying @code{aligned(16)}
2211 in an @code{__attribute__} will still only provide you with 8 byte
2212 alignment.  See your linker documentation for further information.
2214 @item packed
2215 This attribute, attached to an @code{enum}, @code{struct}, or
2216 @code{union} type definition, specified that the minimum required memory
2217 be used to represent the type.
2219 Specifying this attribute for @code{struct} and @code{union} types is
2220 equivalent to specifying the @code{packed} attribute on each of the
2221 structure or union members.  Specifying the @samp{-fshort-enums}
2222 flag on the line is equivalent to specifying the @code{packed}
2223 attribute on all @code{enum} definitions.
2225 You may only specify this attribute after a closing curly brace on an
2226 @code{enum} definition, not in a @code{typedef} declaration, unless that
2227 declaration also contains the definition of the @code{enum}.
2229 @item transparent_union
2230 This attribute, attached to a @code{union} type definition, indicates
2231 that any function parameter having that union type causes calls to that
2232 function to be treated in a special way.
2234 First, the argument corresponding to a transparent union type can be of
2235 any type in the union; no cast is required.  Also, if the union contains
2236 a pointer type, the corresponding argument can be a null pointer
2237 constant or a void pointer expression; and if the union contains a void
2238 pointer type, the corresponding argument can be any pointer expression.
2239 If the union member type is a pointer, qualifiers like @code{const} on
2240 the referenced type must be respected, just as with normal pointer
2241 conversions.
2243 Second, the argument is passed to the function using the calling
2244 conventions of first member of the transparent union, not the calling
2245 conventions of the union itself.  All members of the union must have the
2246 same machine representation; this is necessary for this argument passing
2247 to work properly.
2249 Transparent unions are designed for library functions that have multiple
2250 interfaces for compatibility reasons.  For example, suppose the
2251 @code{wait} function must accept either a value of type @code{int *} to
2252 comply with Posix, or a value of type @code{union wait *} to comply with
2253 the 4.1BSD interface.  If @code{wait}'s parameter were @code{void *},
2254 @code{wait} would accept both kinds of arguments, but it would also
2255 accept any other pointer type and this would make argument type checking
2256 less useful.  Instead, @code{<sys/wait.h>} might define the interface
2257 as follows:
2259 @smallexample
2260 typedef union
2261   @{
2262     int *__ip;
2263     union wait *__up;
2264   @} wait_status_ptr_t __attribute__ ((__transparent_union__));
2266 pid_t wait (wait_status_ptr_t);
2267 @end smallexample
2269 This interface allows either @code{int *} or @code{union wait *}
2270 arguments to be passed, using the @code{int *} calling convention.
2271 The program can call @code{wait} with arguments of either type:
2273 @example
2274 int w1 () @{ int w; return wait (&w); @}
2275 int w2 () @{ union wait w; return wait (&w); @}
2276 @end example
2278 With this interface, @code{wait}'s implementation might look like this:
2280 @example
2281 pid_t wait (wait_status_ptr_t p)
2283   return waitpid (-1, p.__ip, 0);
2285 @end example
2287 @item unused
2288 When attached to a type (including a @code{union} or a @code{struct}),
2289 this attribute means that variables of that type are meant to appear
2290 possibly unused.  GNU CC will not produce a warning for any variables of
2291 that type, even if the variable appears to do nothing.  This is often
2292 the case with lock or thread classes, which are usually defined and then
2293 not referenced, but contain constructors and destructors that have
2294 nontrivial bookkeeping functions.
2296 @end table
2298 To specify multiple attributes, separate them by commas within the
2299 double parentheses: for example, @samp{__attribute__ ((aligned (16),
2300 packed))}.
2302 @node Inline
2303 @section An Inline Function is As Fast As a Macro
2304 @cindex inline functions
2305 @cindex integrating function code
2306 @cindex open coding
2307 @cindex macros, inline alternative
2309 By declaring a function @code{inline}, you can direct GNU CC to
2310 integrate that function's code into the code for its callers.  This
2311 makes execution faster by eliminating the function-call overhead; in
2312 addition, if any of the actual argument values are constant, their known
2313 values may permit simplifications at compile time so that not all of the
2314 inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
2315 less predictable; object code may be larger or smaller with function
2316 inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
2317 optimization and it really ``works'' only in optimizing compilation.  If
2318 you don't use @samp{-O}, no function is really inline.
2320 To declare a function inline, use the @code{inline} keyword in its
2321 declaration, like this:
2323 @example
2324 inline int
2325 inc (int *a)
2327   (*a)++;
2329 @end example
2331 (If you are writing a header file to be included in ANSI C programs, write
2332 @code{__inline__} instead of @code{inline}.  @xref{Alternate Keywords}.)
2333 You can also make all ``simple enough'' functions inline with the option
2334 @samp{-finline-functions}. 
2336 Note that certain usages in a function definition can make it unsuitable
2337 for inline substitution.  Among these usages are: use of varargs, use of
2338 alloca, use of variable sized data types (@pxref{Variable Length}),
2339 use of computed goto (@pxref{Labels as Values}), use of nonlocal goto,
2340 and nested functions (@pxref{Nested Functions}).  Using @samp{-Winline}
2341 will warn when a function marked @code{inline} could not be substituted,
2342 and will give the reason for the failure.
2344 Note that in C and Objective C, unlike C++, the @code{inline} keyword
2345 does not affect the linkage of the function.
2347 @cindex automatic @code{inline} for C++ member fns
2348 @cindex @code{inline} automatic for C++ member fns
2349 @cindex member fns, automatically @code{inline}
2350 @cindex C++ member fns, automatically @code{inline}
2351 GNU CC automatically inlines member functions defined within the class
2352 body of C++ programs even if they are not explicitly declared
2353 @code{inline}.  (You can override this with @samp{-fno-default-inline};
2354 @pxref{C++ Dialect Options,,Options Controlling C++ Dialect}.)
2356 @cindex inline functions, omission of
2357 When a function is both inline and @code{static}, if all calls to the
2358 function are integrated into the caller, and the function's address is
2359 never used, then the function's own assembler code is never referenced.
2360 In this case, GNU CC does not actually output assembler code for the
2361 function, unless you specify the option @samp{-fkeep-inline-functions}.
2362 Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
2363 calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
2364 neither can recursive calls within the definition).  If there is a
2365 nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
2366 usual.  The function must also be compiled as usual if the program
2367 refers to its address, because that can't be inlined.
2369 @cindex non-static inline function
2370 When an inline function is not @code{static}, then the compiler must assume
2371 that there may be calls from other source files; since a global symbol can
2372 be defined only once in any program, the function must not be defined in
2373 the other source files, so the calls therein cannot be integrated.
2374 Therefore, a non-@code{static} inline function is always compiled on its
2375 own in the usual fashion.
2377 If you specify both @code{inline} and @code{extern} in the function
2378 definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
2379 is the function compiled on its own, not even if you refer to its
2380 address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
2381 if you had only declared the function, and had not defined it.
2383 This combination of @code{inline} and @code{extern} has almost the
2384 effect of a macro.  The way to use it is to put a function definition in
2385 a header file with these keywords, and put another copy of the
2386 definition (lacking @code{inline} and @code{extern}) in a library file.
2387 The definition in the header file will cause most calls to the function
2388 to be inlined.  If any uses of the function remain, they will refer to
2389 the single copy in the library.
2391 GNU C does not inline any functions when not optimizing.  It is not
2392 clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
2393 that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
2394 did the easy thing, and turned it off.
2396 @node Extended Asm
2397 @section Assembler Instructions with C Expression Operands
2398 @cindex extended @code{asm}
2399 @cindex @code{asm} expressions
2400 @cindex assembler instructions
2401 @cindex registers
2403 In an assembler instruction using @code{asm}, you can specify the
2404 operands of the instruction using C expressions.  This means you need not
2405 guess which registers or memory locations will contain the data you want
2406 to use.
2408 You must specify an assembler instruction template much like what
2409 appears in a machine description, plus an operand constraint string for
2410 each operand.
2412 For example, here is how to use the 68881's @code{fsinx} instruction:
2414 @example
2415 asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
2416 @end example
2418 @noindent
2419 Here @code{angle} is the C expression for the input operand while
2420 @code{result} is that of the output operand.  Each has @samp{"f"} as its
2421 operand constraint, saying that a floating point register is required.
2422 The @samp{=} in @samp{=f} indicates that the operand is an output; all
2423 output operands' constraints must use @samp{=}.  The constraints use the
2424 same language used in the machine description (@pxref{Constraints}).
2426 Each operand is described by an operand-constraint string followed by
2427 the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
2428 template from the first output operand and another separates the last
2429 output operand from the first input, if any.  Commas separate the
2430 operands within each group.  The total number of operands is limited to
2431 ten or to the maximum number of operands in any instruction pattern in
2432 the machine description, whichever is greater.
2434 If there are no output operands but there are input operands, you must
2435 place two consecutive colons surrounding the place where the output
2436 operands would go.
2438 Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check this.
2439 The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot check
2440 whether the operands have data types that are reasonable for the
2441 instruction being executed.  It does not parse the assembler instruction
2442 template and does not know what it means or even whether it is valid
2443 assembler input.  The extended @code{asm} feature is most often used for
2444 machine instructions the compiler itself does not know exist.  If
2445 the output expression cannot be directly addressed (for example, it is a
2446 bit field), your constraint must allow a register.  In that case, GNU CC
2447 will use the register as the output of the @code{asm}, and then store
2448 that register into the output.
2450 The ordinary output operands must be write-only; GNU CC will assume that
2451 the values in these operands before the instruction are dead and need
2452 not be generated.  Extended asm supports input-output or read-write
2453 operands.  Use the constraint character @samp{+} to indicate such an
2454 operand and list it with the output operands.
2456 When the constraints for the read-write operand (or the operand in which
2457 only some of the bits are to be changed) allows a register, you may, as
2458 an alternative, logically split its function into two separate operands,
2459 one input operand and one write-only output operand.  The connection
2460 between them is expressed by constraints which say they need to be in
2461 the same location when the instruction executes.  You can use the same C
2462 expression for both operands, or different expressions.  For example,
2463 here we write the (fictitious) @samp{combine} instruction with
2464 @code{bar} as its read-only source operand and @code{foo} as its
2465 read-write destination:
2467 @example
2468 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
2469 @end example
2471 @noindent
2472 The constraint @samp{"0"} for operand 1 says that it must occupy the
2473 same location as operand 0.  A digit in constraint is allowed only in an
2474 input operand and it must refer to an output operand.
2476 Only a digit in the constraint can guarantee that one operand will be in
2477 the same place as another.  The mere fact that @code{foo} is the value
2478 of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
2479 same place in the generated assembler code.  The following would not
2480 work reliably:
2482 @example
2483 asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
2484 @end example
2486 Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to be in
2487 different registers; GNU CC knows no reason not to do so.  For example, the
2488 compiler might find a copy of the value of @code{foo} in one register and
2489 use it for operand 1, but generate the output operand 0 in a different
2490 register (copying it afterward to @code{foo}'s own address).  Of course,
2491 since the register for operand 1 is not even mentioned in the assembler
2492 code, the result will not work, but GNU CC can't tell that.
2494 Some instructions clobber specific hard registers.  To describe this,
2495 write a third colon after the input operands, followed by the names of
2496 the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a realistic
2497 example for the VAX:
2499 @example
2500 asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
2501               : /* no outputs */
2502               : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
2503               : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
2504 @end example
2506 You may not write a clobber description in a way that overlaps with an
2507 input or output operand.  For example, you may not have an operand
2508 describing a register class with one member if you mention that register
2509 in the clobber list.  There is no way for you to specify that an input
2510 operand is modified without also specifying it as an output
2511 operand.  Note that if all the output operands you specify are for this
2512 purpose (and hence unused), you will then also need to specify
2513 @code{volatile} for the @code{asm} construct, as described below, to
2514 prevent GNU CC from deleting the @code{asm} statement as unused.
2516 If you refer to a particular hardware register from the assembler code,
2517 you will probably have to list the register after the third colon to
2518 tell the compiler the register's value is modified.  In some assemblers,
2519 the register names begin with @samp{%}; to produce one @samp{%} in the
2520 assembler code, you must write @samp{%%} in the input.
2522 If your assembler instruction can alter the condition code register, add
2523 @samp{cc} to the list of clobbered registers.  GNU CC on some machines
2524 represents the condition codes as a specific hardware register;
2525 @samp{cc} serves to name this register.  On other machines, the
2526 condition code is handled differently, and specifying @samp{cc} has no
2527 effect.  But it is valid no matter what the machine.
2529 If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
2530 fashion, add @samp{memory} to the list of clobbered registers.  This
2531 will cause GNU CC to not keep memory values cached in registers across
2532 the assembler instruction.
2534 You can put multiple assembler instructions together in a single
2535 @code{asm} template, separated either with newlines (written as
2536 @samp{\n}) or with semicolons if the assembler allows such semicolons.
2537 The GNU assembler allows semicolons and most Unix assemblers seem to do
2538 so.  The input operands are guaranteed not to use any of the clobbered
2539 registers, and neither will the output operands' addresses, so you can
2540 read and write the clobbered registers as many times as you like.  Here
2541 is an example of multiple instructions in a template; it assumes the
2542 subroutine @code{_foo} accepts arguments in registers 9 and 10:
2544 @example
2545 asm ("movl %0,r9;movl %1,r10;call _foo"
2546      : /* no outputs */
2547      : "g" (from), "g" (to)
2548      : "r9", "r10");
2549 @end example
2551 Unless an output operand has the @samp{&} constraint modifier, GNU CC
2552 may allocate it in the same register as an unrelated input operand, on
2553 the assumption the inputs are consumed before the outputs are produced.
2554 This assumption may be false if the assembler code actually consists of
2555 more than one instruction.  In such a case, use @samp{&} for each output
2556 operand that may not overlap an input.  @xref{Modifiers}.
2558 If you want to test the condition code produced by an assembler
2559 instruction, you must include a branch and a label in the @code{asm}
2560 construct, as follows:
2562 @example
2563 asm ("clr %0;frob %1;beq 0f;mov #1,%0;0:"
2564      : "g" (result)
2565      : "g" (input));
2566 @end example
2568 @noindent
2569 This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
2570 and most Unix assemblers do.
2572 Speaking of labels, jumps from one @code{asm} to another are not
2573 supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps, and
2574 therefore they cannot take account of them when deciding how to
2575 optimize.
2577 @cindex macros containing @code{asm}
2578 Usually the most convenient way to use these @code{asm} instructions is to
2579 encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
2581 @example
2582 #define sin(x)       \
2583 (@{ double __value, __arg = (x);   \
2584    asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
2585    __value; @})
2586 @end example
2588 @noindent
2589 Here the variable @code{__arg} is used to make sure that the instruction
2590 operates on a proper @code{double} value, and to accept only those
2591 arguments @code{x} which can convert automatically to a @code{double}.
2593 Another way to make sure the instruction operates on the correct data
2594 type is to use a cast in the @code{asm}.  This is different from using a
2595 variable @code{__arg} in that it converts more different types.  For
2596 example, if the desired type were @code{int}, casting the argument to
2597 @code{int} would accept a pointer with no complaint, while assigning the
2598 argument to an @code{int} variable named @code{__arg} would warn about
2599 using a pointer unless the caller explicitly casts it.
2601 If an @code{asm} has output operands, GNU CC assumes for optimization
2602 purposes the instruction has no side effects except to change the output
2603 operands.  This does not mean instructions with a side effect cannot be
2604 used, but you must be careful, because the compiler may eliminate them
2605 if the output operands aren't used, or move them out of loops, or
2606 replace two with one if they constitute a common subexpression.  Also,
2607 if your instruction does have a side effect on a variable that otherwise
2608 appears not to change, the old value of the variable may be reused later
2609 if it happens to be found in a register.
2611 You can prevent an @code{asm} instruction from being deleted, moved
2612 significantly, or combined, by writing the keyword @code{volatile} after
2613 the @code{asm}.  For example:
2615 @example
2616 #define get_and_set_priority(new)  \
2617 (@{ int __old; \
2618    asm volatile ("get_and_set_priority %0, %1": "=g" (__old) : "g" (new)); \
2619    __old; @})
2620 @end example
2622 @noindent
2623 If you write an @code{asm} instruction with no outputs, GNU CC will know
2624 the instruction has side-effects and will not delete the instruction or
2625 move it outside of loops.  If the side-effects of your instruction are
2626 not purely external, but will affect variables in your program in ways
2627 other than reading the inputs and clobbering the specified registers or
2628 memory, you should write the @code{volatile} keyword to prevent future
2629 versions of GNU CC from moving the instruction around within a core
2630 region.
2632 An @code{asm} instruction without any operands or clobbers (and ``old
2633 style'' @code{asm}) will not be deleted or moved significantly,
2634 regardless, unless it is unreachable, the same wasy as if you had
2635 written a @code{volatile} keyword.
2637 Note that even a volatile @code{asm} instruction can be moved in ways
2638 that appear insignificant to the compiler, such as across jump
2639 instructions.  You can't expect a sequence of volatile @code{asm}
2640 instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
2641 output, use a single @code{asm}.
2643 It is a natural idea to look for a way to give access to the condition
2644 code left by the assembler instruction.  However, when we attempted to
2645 implement this, we found no way to make it work reliably.  The problem
2646 is that output operands might need reloading, which would result in
2647 additional following ``store'' instructions.  On most machines, these
2648 instructions would alter the condition code before there was time to
2649 test it.  This problem doesn't arise for ordinary ``test'' and
2650 ``compare'' instructions because they don't have any output operands.
2652 If you are writing a header file that should be includable in ANSI C
2653 programs, write @code{__asm__} instead of @code{asm}.  @xref{Alternate
2654 Keywords}.
2656 @subsection i386 floating point asm operands
2658 There are several rules on the usage of stack-like regs in
2659 asm_operands insns.  These rules apply only to the operands that are
2660 stack-like regs:
2662 @enumerate
2663 @item
2664 Given a set of input regs that die in an asm_operands, it is
2665 necessary to know which are implicitly popped by the asm, and
2666 which must be explicitly popped by gcc.
2668 An input reg that is implicitly popped by the asm must be
2669 explicitly clobbered, unless it is constrained to match an
2670 output operand.
2672 @item
2673 For any input reg that is implicitly popped by an asm, it is
2674 necessary to know how to adjust the stack to compensate for the pop.
2675 If any non-popped input is closer to the top of the reg-stack than
2676 the implicitly popped reg, it would not be possible to know what the
2677 stack looked like --- it's not clear how the rest of the stack ``slides
2678 up''.
2680 All implicitly popped input regs must be closer to the top of
2681 the reg-stack than any input that is not implicitly popped.
2683 It is possible that if an input dies in an insn, reload might
2684 use the input reg for an output reload.  Consider this example:
2686 @example
2687 asm ("foo" : "=t" (a) : "f" (b));
2688 @end example
2690 This asm says that input B is not popped by the asm, and that
2691 the asm pushes a result onto the reg-stack, ie, the stack is one
2692 deeper after the asm than it was before.  But, it is possible that
2693 reload will think that it can use the same reg for both the input and
2694 the output, if input B dies in this insn.
2696 If any input operand uses the @code{f} constraint, all output reg
2697 constraints must use the @code{&} earlyclobber.
2699 The asm above would be written as
2701 @example
2702 asm ("foo" : "=&t" (a) : "f" (b));
2703 @end example
2705 @item
2706 Some operands need to be in particular places on the stack.  All
2707 output operands fall in this category --- there is no other way to
2708 know which regs the outputs appear in unless the user indicates
2709 this in the constraints.
2711 Output operands must specifically indicate which reg an output
2712 appears in after an asm.  @code{=f} is not allowed: the operand
2713 constraints must select a class with a single reg.
2715 @item
2716 Output operands may not be ``inserted'' between existing stack regs.
2717 Since no 387 opcode uses a read/write operand, all output operands
2718 are dead before the asm_operands, and are pushed by the asm_operands.
2719 It makes no sense to push anywhere but the top of the reg-stack.
2721 Output operands must start at the top of the reg-stack: output
2722 operands may not ``skip'' a reg.
2724 @item
2725 Some asm statements may need extra stack space for internal
2726 calculations.  This can be guaranteed by clobbering stack registers
2727 unrelated to the inputs and outputs.
2729 @end enumerate
2731 Here are a couple of reasonable asms to want to write.  This asm
2732 takes one input, which is internally popped, and produces two outputs.
2734 @example
2735 asm ("fsincos" : "=t" (cos), "=u" (sin) : "0" (inp));
2736 @end example
2738 This asm takes two inputs, which are popped by the @code{fyl2xp1} opcode,
2739 and replaces them with one output.  The user must code the @code{st(1)}
2740 clobber for reg-stack.c to know that @code{fyl2xp1} pops both inputs.
2742 @example
2743 asm ("fyl2xp1" : "=t" (result) : "0" (x), "u" (y) : "st(1)");
2744 @end example
2746 @ifclear INTERNALS
2747 @c Show the details on constraints if they do not appear elsewhere in
2748 @c the manual
2749 @include md.texi
2750 @end ifclear
2752 @node Asm Labels
2753 @section Controlling Names Used in Assembler Code
2754 @cindex assembler names for identifiers
2755 @cindex names used in assembler code
2756 @cindex identifiers, names in assembler code
2758 You can specify the name to be used in the assembler code for a C
2759 function or variable by writing the @code{asm} (or @code{__asm__})
2760 keyword after the declarator as follows:
2762 @example
2763 int foo asm ("myfoo") = 2;
2764 @end example
2766 @noindent
2767 This specifies that the name to be used for the variable @code{foo} in
2768 the assembler code should be @samp{myfoo} rather than the usual
2769 @samp{_foo}.
2771 On systems where an underscore is normally prepended to the name of a C
2772 function or variable, this feature allows you to define names for the
2773 linker that do not start with an underscore.
2775 You cannot use @code{asm} in this way in a function @emph{definition}; but
2776 you can get the same effect by writing a declaration for the function
2777 before its definition and putting @code{asm} there, like this:
2779 @example
2780 extern func () asm ("FUNC");
2782 func (x, y)
2783      int x, y;
2784 @dots{}
2785 @end example
2787 It is up to you to make sure that the assembler names you choose do not
2788 conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
2789 register name; that would produce completely invalid assembler code.  GNU
2790 CC does not as yet have the ability to store static variables in registers.
2791 Perhaps that will be added.
2793 @node Explicit Reg Vars
2794 @section Variables in Specified Registers
2795 @cindex explicit register variables
2796 @cindex variables in specified registers
2797 @cindex specified registers
2798 @cindex registers, global allocation
2800 GNU C allows you to put a few global variables into specified hardware
2801 registers.  You can also specify the register in which an ordinary
2802 register variable should be allocated.
2804 @itemize @bullet
2805 @item
2806 Global register variables reserve registers throughout the program.
2807 This may be useful in programs such as programming language
2808 interpreters which have a couple of global variables that are accessed
2809 very often.
2811 @item
2812 Local register variables in specific registers do not reserve the
2813 registers.  The compiler's data flow analysis is capable of determining
2814 where the specified registers contain live values, and where they are
2815 available for other uses.  Stores into local register variables may be deleted
2816 when they appear to be dead according to dataflow analysis.  References
2817 to local register variables may be deleted or moved or simplified.
2819 These local variables are sometimes convenient for use with the extended
2820 @code{asm} feature (@pxref{Extended Asm}), if you want to write one
2821 output of the assembler instruction directly into a particular register.
2822 (This will work provided the register you specify fits the constraints
2823 specified for that operand in the @code{asm}.)
2824 @end itemize
2826 @menu
2827 * Global Reg Vars::
2828 * Local Reg Vars::
2829 @end menu
2831 @node Global Reg Vars
2832 @subsection Defining Global Register Variables
2833 @cindex global register variables
2834 @cindex registers, global variables in
2836 You can define a global register variable in GNU C like this:
2838 @example
2839 register int *foo asm ("a5");
2840 @end example
2842 @noindent
2843 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Choose a
2844 register which is normally saved and restored by function calls on your
2845 machine, so that library routines will not clobber it.
2847 Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
2848 conditionalize your program according to cpu type.  The register
2849 @code{a5} would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer
2850 type.  On machines with register windows, be sure to choose a ``global''
2851 register that is not affected magically by the function call mechanism.
2853 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2854 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2855 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2857 Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a register
2858 automatically, but first we need to figure out how it should choose and
2859 how to enable you to guide the choice.  No solution is evident.
2861 Defining a global register variable in a certain register reserves that
2862 register entirely for this use, at least within the current compilation.
2863 The register will not be allocated for any other purpose in the functions
2864 in the current compilation.  The register will not be saved and restored by
2865 these functions.  Stores into this register are never deleted even if they
2866 would appear to be dead, but references may be deleted or moved or
2867 simplified.
2869 It is not safe to access the global register variables from signal
2870 handlers, or from more than one thread of control, because the system
2871 library routines may temporarily use the register for other things (unless
2872 you recompile them specially for the task at hand).
2874 @cindex @code{qsort}, and global register variables
2875 It is not safe for one function that uses a global register variable to
2876 call another such function @code{foo} by way of a third function
2877 @code{lose} that was compiled without knowledge of this variable (i.e. in a
2878 different source file in which the variable wasn't declared).  This is
2879 because @code{lose} might save the register and put some other value there.
2880 For example, you can't expect a global register variable to be available in
2881 the comparison-function that you pass to @code{qsort}, since @code{qsort}
2882 might have put something else in that register.  (If you are prepared to
2883 recompile @code{qsort} with the same global register variable, you can
2884 solve this problem.)
2886 If you want to recompile @code{qsort} or other source files which do not
2887 actually use your global register variable, so that they will not use that
2888 register for any other purpose, then it suffices to specify the compiler
2889 option @samp{-ffixed-@var{reg}}.  You need not actually add a global
2890 register declaration to their source code.
2892 A function which can alter the value of a global register variable cannot
2893 safely be called from a function compiled without this variable, because it
2894 could clobber the value the caller expects to find there on return.
2895 Therefore, the function which is the entry point into the part of the
2896 program that uses the global register variable must explicitly save and
2897 restore the value which belongs to its caller.
2899 @cindex register variable after @code{longjmp}
2900 @cindex global register after @code{longjmp}
2901 @cindex value after @code{longjmp}
2902 @findex longjmp
2903 @findex setjmp
2904 On most machines, @code{longjmp} will restore to each global register
2905 variable the value it had at the time of the @code{setjmp}.  On some
2906 machines, however, @code{longjmp} will not change the value of global
2907 register variables.  To be portable, the function that called @code{setjmp}
2908 should make other arrangements to save the values of the global register
2909 variables, and to restore them in a @code{longjmp}.  This way, the same
2910 thing will happen regardless of what @code{longjmp} does.
2912 All global register variable declarations must precede all function
2913 definitions.  If such a declaration could appear after function
2914 definitions, the declaration would be too late to prevent the register from
2915 being used for other purposes in the preceding functions.
2917 Global register variables may not have initial values, because an
2918 executable file has no means to supply initial contents for a register.
2920 On the Sparc, there are reports that g3 @dots{} g7 are suitable
2921 registers, but certain library functions, such as @code{getwd}, as well
2922 as the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
2923 g2 are local temporaries.
2925 On the 68000, a2 @dots{} a5 should be suitable, as should d2 @dots{} d7.
2926 Of course, it will not do to use more than a few of those.
2928 @node Local Reg Vars
2929 @subsection Specifying Registers for Local Variables
2930 @cindex local variables, specifying registers
2931 @cindex specifying registers for local variables
2932 @cindex registers for local variables
2934 You can define a local register variable with a specified register
2935 like this:
2937 @example
2938 register int *foo asm ("a5");
2939 @end example
2941 @noindent
2942 Here @code{a5} is the name of the register which should be used.  Note
2943 that this is the same syntax used for defining global register
2944 variables, but for a local variable it would appear within a function.
2946 Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
2947 problem, since specific registers are most often useful with explicit
2948 assembler instructions (@pxref{Extended Asm}).  Both of these things
2949 generally require that you conditionalize your program according to
2950 cpu type.
2952 In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how they
2953 name the registers; then you would need additional conditionals.  For
2954 example, some 68000 operating systems call this register @code{%a5}.
2956 Defining such a register variable does not reserve the register; it
2957 remains available for other uses in places where flow control determines
2958 the variable's value is not live.  However, these registers are made
2959 unavailable for use in the reload pass; excessive use of this feature
2960 leaves the compiler too few available registers to compile certain
2961 functions.
2963 This option does not guarantee that GNU CC will generate code that has
2964 this variable in the register you specify at all times.  You may not
2965 code an explicit reference to this register in an @code{asm} statement
2966 and assume it will always refer to this variable.
2968 Stores into local register variables may be deleted when they appear to be dead
2969 according to dataflow analysis.  References to local register variables may
2970 be deleted or moved or simplified.
2972 @node Alternate Keywords
2973 @section Alternate Keywords
2974 @cindex alternate keywords
2975 @cindex keywords, alternate
2977 The option @samp{-traditional} disables certain keywords; @samp{-ansi}
2978 disables certain others.  This causes trouble when you want to use GNU C
2979 extensions, or ANSI C features, in a general-purpose header file that
2980 should be usable by all programs, including ANSI C programs and traditional
2981 ones.  The keywords @code{asm}, @code{typeof} and @code{inline} cannot be
2982 used since they won't work in a program compiled with @samp{-ansi}, while
2983 the keywords @code{const}, @code{volatile}, @code{signed}, @code{typeof}
2984 and @code{inline} won't work in a program compiled with
2985 @samp{-traditional}.@refill
2987 The way to solve these problems is to put @samp{__} at the beginning and
2988 end of each problematical keyword.  For example, use @code{__asm__}
2989 instead of @code{asm}, @code{__const__} instead of @code{const}, and
2990 @code{__inline__} instead of @code{inline}.
2992 Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you want to
2993 compile with another compiler, you can define the alternate keywords as
2994 macros to replace them with the customary keywords.  It looks like this:
2996 @example
2997 #ifndef __GNUC__
2998 #define __asm__ asm
2999 #endif
3000 @end example
3002 @findex __extension__
3003 @samp{-pedantic} and other options cause warnings for many GNU C extensions.
3004 You can
3005 prevent such warnings within one expression by writing
3006 @code{__extension__} before the expression.  @code{__extension__} has no
3007 effect aside from this.
3009 @node Incomplete Enums
3010 @section Incomplete @code{enum} Types
3012 You can define an @code{enum} tag without specifying its possible values.
3013 This results in an incomplete type, much like what you get if you write
3014 @code{struct foo} without describing the elements.  A later declaration
3015 which does specify the possible values completes the type.
3017 You can't allocate variables or storage using the type while it is
3018 incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
3020 This extension may not be very useful, but it makes the handling of
3021 @code{enum} more consistent with the way @code{struct} and @code{union}
3022 are handled.
3024 This extension is not supported by GNU C++.
3026 @node Function Names
3027 @section Function Names as Strings
3029 GNU CC predefines two magic identifiers to hold the name of the current
3030 function. The identifier @code{__FUNCTION__} holds the name of the function
3031 as it appears in the source. The identifier @code{__PRETTY_FUNCTION__}
3032 holds the name of the function pretty printed in a language specific
3033 fashion.
3035 These names are always the same in a C function, but in a C++ function
3036 they may be different.  For example, this program:
3038 @smallexample
3039 extern "C" @{
3040 extern int printf (char *, ...);
3043 class a @{
3044  public:
3045   sub (int i)
3046     @{
3047       printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
3048       printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
3049     @}
3053 main (void)
3055   a ax;
3056   ax.sub (0);
3057   return 0;
3059 @end smallexample
3061 @noindent
3062 gives this output:
3064 @smallexample
3065 __FUNCTION__ = sub
3066 __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
3067 @end smallexample
3069 The compiler automagically replaces the identifiers with a string
3070 literal containing the appropriate name. Thus, they are neither
3071 preprocessor macros, like @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, nor
3072 variables. This means that they catenate with other string literals, and
3073 that they can be used to initialize char arrays. For example
3075 @smallexample
3076 char here[] = "Function " __FUNCTION__ " in " __FILE__;
3077 @end smallexample
3079 On the other hand, @samp{#ifdef __FUNCTION__} does not have any special
3080 meaning inside a function, since the preprocessor does not do anything
3081 special with the identifier @code{__FUNCTION__}.
3083 GNU CC also supports the magic word @code{__func__}, defined by the
3084 draft standard for C-99:
3086 @display
3087 The identifier @code{__func__} is implicitly declared by the translator
3088 as if, immediately following the opening brace of each function
3089 definition, the declaration
3091 @smallexample
3092 static const char __func__[] = "function-name";
3093 @end smallexample
3095 appeared, where function-name is the name of the lexically-enclosing
3096 function. This name is the unadorned name of the function.
3097 @end display
3099 By this definition, @code{__func__} is a variable, not a string literal.
3100 In particular, @code{__func__} does not catenate with other string
3101 literals.
3103 In @code{C++}, @code{__FUNCTION__} and @code{__PRETTY_FUNCTION__} are
3104 variables, declared in the same way as @code{__func__}.
3106 @node Return Address
3107 @section Getting the Return or Frame Address of a Function
3109 These functions may be used to get information about the callers of a
3110 function.
3112 @table @code
3113 @findex __builtin_return_address
3114 @item __builtin_return_address (@var{level})
3115 This function returns the return address of the current function, or of
3116 one of its callers.  The @var{level} argument is number of frames to
3117 scan up the call stack.  A value of @code{0} yields the return address
3118 of the current function, a value of @code{1} yields the return address
3119 of the caller of the current function, and so forth.
3121 The @var{level} argument must be a constant integer.
3123 On some machines it may be impossible to determine the return address of
3124 any function other than the current one; in such cases, or when the top
3125 of the stack has been reached, this function will return @code{0}.
3127 This function should only be used with a non-zero argument for debugging
3128 purposes.
3130 @findex __builtin_frame_address
3131 @item __builtin_frame_address (@var{level})
3132 This function is similar to @code{__builtin_return_address}, but it
3133 returns the address of the function frame rather than the return address
3134 of the function.  Calling @code{__builtin_frame_address} with a value of
3135 @code{0} yields the frame address of the current function, a value of
3136 @code{1} yields the frame address of the caller of the current function,
3137 and so forth.
3139 The frame is the area on the stack which holds local variables and saved
3140 registers.  The frame address is normally the address of the first word
3141 pushed on to the stack by the function.  However, the exact definition
3142 depends upon the processor and the calling convention.  If the processor
3143 has a dedicated frame pointer register, and the function has a frame,
3144 then @code{__builtin_frame_address} will return the value of the frame
3145 pointer register.
3147 The caveats that apply to @code{__builtin_return_address} apply to this
3148 function as well.
3149 @end table
3151 @node Other Builtins
3152 @section Other built-in functions provided by GNU CC
3154 GNU CC provides a large number of built-in functions other than the ones
3155 mentioned above.  Some of these are for internal use in the processing
3156 of exceptions or variable-length argument lists and will not be
3157 documented here because they may change from time to time; we do not
3158 recommend general use of these functions.
3160 The remaining functions are provided for optimization purposes.
3162 GNU CC includes builtin versions of many of the functions in the
3163 standard C library.  These will always be treated as having the same
3164 meaning as the C library function even if you specify the
3165 @samp{-fno-builtin} (@pxref{C Dialect Options}) option.  These functions
3166 correspond to the C library functions @code{abort}, @code{abs},
3167 @code{alloca}, @code{cos}, @code{cosf}, @code{cosl}, @code{exit},
3168 @code{_exit}, @code{fabs}, @code{fabsf}, @code{fabsl}, @code{ffs},
3169 @code{labs}, @code{memcmp}, @code{memcpy}, @code{memset}, @code{sin},
3170 @code{sinf}, @code{sinl}, @code{sqrt}, @code{sqrtf}, @code{sqrtl},
3171 @code{strcmp}, @code{strcpy}, and @code{strlen}.
3173 @findex __builtin_constant_p
3174 You can use the builtin function @code{__builtin_constant_p} to
3175 determine if a value is known to be constant at compile-time and hence
3176 that GNU CC can perform constant-folding on expressions involving that
3177 value.  The argument of the function is the value to test.  The function
3178 returns the integer 1 if the argument is known to be a compile-time
3179 constant and 0 if it is not known to be a compile-time constant.  A
3180 return of 0 does not indicate that the value is @emph{not} a constant,
3181 but merely that GNU CC cannot prove it is a constant with the specified
3182 value of the @samp{-O} option.
3184 You would typically use this function in an embedded application where
3185 memory was a critical resource.  If you have some complex calculation,
3186 you may want it to be folded if it involves constants, but need to call
3187 a function if it does not.  For example:
3189 @smallexample
3190 #define Scale_Value(X)  \
3191   (__builtin_constant_p (X) ? ((X) * SCALE + OFFSET) : Scale (X))
3192 @end smallexample
3194 You may use this builtin function in either a macro or an inline
3195 function.  However, if you use it in an inlined function and pass an
3196 argument of the function as the argument to the builtin, GNU CC will
3197 never return 1 when you call the inline function with a string constant
3198 or constructor expression (@pxref{Constructors}) and will not return 1
3199 when you pass a constant numeric value to the inline function unless you
3200 specify the @samp{-O} option.
3202 @node Deprecated Features
3203 @section Deprecated Features
3205 In the past, the GNU C++ compiler was extended to experiment with new
3206 features, at a time when the C++ language was still evolving. Now that
3207 the C++ standard is complete, some of those features are superseded by
3208 superior alternatives. Using the old features might cause a warning in
3209 some cases that the feature will be dropped in the future. In other
3210 cases, the feature might be gone already.
3212 While the list below is not exhaustive, it documents some of the options
3213 that are now deprecated:
3215 @table @code
3216 @item -fthis-is-variable
3217 In early versions of C++, assignment to this could be used to implement
3218 application-defined memory allocation. Now, allocation functions
3219 (@samp{operator new}) are the standard-conforming way to achieve the
3220 same effect.
3222 @item -fexternal-templates
3223 @itemx -falt-external-templates
3224 These are two of the many ways for g++ to implement template
3225 instantiation. @xref{Template Instantiation}. The C++ standard clearly
3226 defines how template definitions have to be organized across
3227 implementation units. g++ has an implicit instantiation mechanism that
3228 should work just fine for standard-conforming code.
3230 @end table
3232 @node C++ Extensions
3233 @chapter Extensions to the C++ Language
3234 @cindex extensions, C++ language
3235 @cindex C++ language extensions
3237 The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and you
3238 can also use most of the C language extensions in your C++ programs).  If you
3239 want to write code that checks whether these features are available, you can
3240 test for the GNU compiler the same way as for C programs: check for a
3241 predefined macro @code{__GNUC__}.  You can also use @code{__GNUG__} to
3242 test specifically for GNU C++ (@pxref{Standard Predefined,,Standard
3243 Predefined Macros,cpp.info,The C Preprocessor}).
3245 @menu
3246 * Naming Results::      Giving a name to C++ function return values.
3247 * Min and Max::         C++ Minimum and maximum operators.
3248 * Volatiles::           What constitutes an access to a volatile object.
3249 * Restricted Pointers:: C9X restricted pointers and references.
3250 * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
3251                          declarations and definitions.
3252 * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
3253                          each needed template instantiation is emitted.
3254 * Bound member functions:: You can extract a function pointer to the
3255                         method denoted by a @samp{->*} or @samp{.*} expression.
3256 @end menu
3258 @node Naming Results
3259 @section Named Return Values in C++
3261 @cindex @code{return}, in C++ function header
3262 @cindex return value, named, in C++
3263 @cindex named return value in C++
3264 @cindex C++ named return value
3265 GNU C++ extends the function-definition syntax to allow you to specify a
3266 name for the result of a function outside the body of the definition, in
3267 C++ programs:
3269 @example
3270 @group
3271 @var{type}
3272 @var{functionname} (@var{args}) return @var{resultname};
3274   @dots{}
3275   @var{body}
3276   @dots{}
3278 @end group
3279 @end example
3281 You can use this feature to avoid an extra constructor call when
3282 a function result has a class type.  For example, consider a function
3283 @code{m}, declared as @w{@samp{X v = m ();}}, whose result is of class
3284 @code{X}:
3286 @example
3288 m ()
3290   X b;
3291   b.a = 23;
3292   return b;
3294 @end example
3296 @cindex implicit argument: return value
3297 Although @code{m} appears to have no arguments, in fact it has one implicit
3298 argument: the address of the return value.  At invocation, the address
3299 of enough space to hold @code{v} is sent in as the implicit argument.
3300 Then @code{b} is constructed and its @code{a} field is set to the value
3301 23.  Finally, a copy constructor (a constructor of the form @samp{X(X&)})
3302 is applied to @code{b}, with the (implicit) return value location as the
3303 target, so that @code{v} is now bound to the return value.
3305 But this is wasteful.  The local @code{b} is declared just to hold
3306 something that will be copied right out.  While a compiler that
3307 combined an ``elision'' algorithm with interprocedural data flow
3308 analysis could conceivably eliminate all of this, it is much more
3309 practical to allow you to assist the compiler in generating
3310 efficient code by manipulating the return value explicitly,
3311 thus avoiding the local variable and copy constructor altogether.
3313 Using the extended GNU C++ function-definition syntax, you can avoid the
3314 temporary allocation and copying by naming @code{r} as your return value
3315 at the outset, and assigning to its @code{a} field directly:
3317 @example
3319 m () return r;
3321   r.a = 23;
3323 @end example
3325 @noindent
3326 The declaration of @code{r} is a standard, proper declaration, whose effects
3327 are executed @strong{before} any of the body of @code{m}.
3329 Functions of this type impose no additional restrictions; in particular,
3330 you can execute @code{return} statements, or return implicitly by
3331 reaching the end of the function body (``falling off the edge'').
3332 Cases like
3334 @example
3336 m () return r (23);
3338   return;
3340 @end example
3342 @noindent
3343 (or even @w{@samp{X m () return r (23); @{ @}}}) are unambiguous, since
3344 the return value @code{r} has been initialized in either case.  The
3345 following code may be hard to read, but also works predictably:
3347 @example
3349 m () return r;
3351   X b;
3352   return b;
3354 @end example
3356 The return value slot denoted by @code{r} is initialized at the outset,
3357 but the statement @samp{return b;} overrides this value.  The compiler
3358 deals with this by destroying @code{r} (calling the destructor if there
3359 is one, or doing nothing if there is not), and then reinitializing
3360 @code{r} with @code{b}.
3362 This extension is provided primarily to help people who use overloaded
3363 operators, where there is a great need to control not just the
3364 arguments, but the return values of functions.  For classes where the
3365 copy constructor incurs a heavy performance penalty (especially in the
3366 common case where there is a quick default constructor), this is a major
3367 savings.  The disadvantage of this extension is that you do not control
3368 when the default constructor for the return value is called: it is
3369 always called at the beginning.
3371 @node Min and Max
3372 @section Minimum and Maximum Operators in C++
3374 It is very convenient to have operators which return the ``minimum'' or the
3375 ``maximum'' of two arguments.  In GNU C++ (but not in GNU C),
3377 @table @code
3378 @item @var{a} <? @var{b}
3379 @findex <?
3380 @cindex minimum operator
3381 is the @dfn{minimum}, returning the smaller of the numeric values
3382 @var{a} and @var{b};
3384 @item @var{a} >? @var{b}
3385 @findex >?
3386 @cindex maximum operator
3387 is the @dfn{maximum}, returning the larger of the numeric values @var{a}
3388 and @var{b}.
3389 @end table
3391 These operations are not primitive in ordinary C++, since you can
3392 use a macro to return the minimum of two things in C++, as in the
3393 following example.
3395 @example
3396 #define MIN(X,Y) ((X) < (Y) ? : (X) : (Y))
3397 @end example
3399 @noindent
3400 You might then use @w{@samp{int min = MIN (i, j);}} to set @var{min} to
3401 the minimum value of variables @var{i} and @var{j}.
3403 However, side effects in @code{X} or @code{Y} may cause unintended
3404 behavior.  For example, @code{MIN (i++, j++)} will fail, incrementing
3405 the smaller counter twice.  A GNU C extension allows you to write safe
3406 macros that avoid this kind of problem (@pxref{Naming Types,,Naming an
3407 Expression's Type}).  However, writing @code{MIN} and @code{MAX} as
3408 macros also forces you to use function-call notation for a
3409 fundamental arithmetic operation.  Using GNU C++ extensions, you can
3410 write @w{@samp{int min = i <? j;}} instead.
3412 Since @code{<?} and @code{>?} are built into the compiler, they properly
3413 handle expressions with side-effects;  @w{@samp{int min = i++ <? j++;}}
3414 works correctly.
3416 @node Volatiles
3417 @section When is a Volatile Object Accessed?
3418 @cindex accessing volatiles
3419 @cindex volatile read
3420 @cindex volatile write
3421 @cindex volatile access
3423 Both the C and C++ standard have the concept of volatile objects. These
3424 are normally accessed by pointers and used for accessing hardware. The
3425 standards encourage compilers to refrain from optimizations on
3426 concerning accesses to volatile objects that it might perform on
3427 non-volatile objects. The C standard leaves it implementation defined
3428 as to what constitutes a volatile access. The C++ standard omits to
3429 specify this, except to say that C++ should behave in a similar manner
3430 to C with respect to volatiles, where possible. The minimum either
3431 standard specifies is that at a sequence point all previous access to
3432 volatile objects have stabilized and no subsequent accesses have
3433 occurred. Thus an implementation is free to reorder and combine
3434 volatile accesses which occur between sequence points, but cannot do so
3435 for accesses across a sequence point. The use of volatiles does not
3436 allow you to violate the restriction on updating objects multiple times
3437 within a sequence point.
3439 In most expressions, it is intuitively obvious what is a read and what is
3440 a write. For instance
3442 @example
3443 volatile int *dst = <somevalue>;
3444 volatile int *src = <someothervalue>;
3445 *dst = *src;
3446 @end example
3448 @noindent
3449 will cause a read of the volatile object pointed to by @var{src} and stores the
3450 value into the volatile object pointed to by @var{dst}. There is no
3451 guarantee that these reads and writes are atomic, especially for objects
3452 larger than @code{int}.
3454 Less obvious expressions are where something which looks like an access
3455 is used in a void context. An example would be,
3457 @example
3458 volatile int *src = <somevalue>;
3459 *src;
3460 @end example
3462 With C, such expressions are rvalues, and as rvalues cause a read of
3463 the object, gcc interprets this as a read of the volatile being pointed
3464 to. The C++ standard specifies that such expressions do not undergo
3465 lvalue to rvalue conversion, and that the type of the dereferenced
3466 object may be incomplete. The C++ standard does not specify explicitly
3467 that it is this lvalue to rvalue conversion which is responsible for
3468 causing an access. However, there is reason to believe that it is,
3469 because otherwise certain simple expressions become undefined. However,
3470 because it would surprise most programmers, g++ treats dereferencing a
3471 pointer to volatile object of complete type in a void context as a read
3472 of the object. When the object has incomplete type, g++ issues a
3473 warning.
3475 @example
3476 struct S;
3477 struct T @{int m;@};
3478 volatile S *ptr1 = <somevalue>;
3479 volatile T *ptr2 = <somevalue>;
3480 *ptr1;
3481 *ptr2;
3482 @end example
3484 In this example, a warning is issued for @code{*ptr1}, and @code{*ptr2}
3485 causes a read of the object pointed to. If you wish to force an error on
3486 the first case, you must force a conversion to rvalue with, for instance
3487 a static cast, @code{static_cast<S>(*ptr1)}.
3489 When using a reference to volatile, g++ does not treat equivalent
3490 expressions as accesses to volatiles, but instead issues a warning that
3491 no volatile is accessed. The rationale for this is that otherwise it
3492 becomes difficult to determine where volatile access occur, and not
3493 possible to ignore the return value from functions returning volatile
3494 references. Again, if you wish to force a read, cast the reference to
3495 an rvalue.
3497 @node Restricted Pointers
3498 @section Restricting Pointer Aliasing
3499 @cindex restricted pointers
3500 @cindex restricted references
3501 @cindex restricted this pointer
3503 As with gcc, g++ understands the C9X proposal of restricted pointers,
3504 specified with the @code{__restrict__}, or @code{__restrict} type
3505 qualifier. Because you cannot compile C++ by specifying the -flang-isoc9x
3506 language flag, @code{restrict} is not a keyword in C++.
3508 In addition to allowing restricted pointers, you can specify restricted
3509 references, which indicate that the reference is not aliased in the local
3510 context.
3512 @example
3513 void fn (int *__restrict__ rptr, int &__restrict__ rref)
3515   @dots{}
3517 @end example
3519 @noindent
3520 In the body of @code{fn}, @var{rptr} points to an unaliased integer and
3521 @var{rref} refers to a (different) unaliased integer.
3523 You may also specify whether a member function's @var{this} pointer is
3524 unaliased by using @code{__restrict__} as a member function qualifier.
3526 @example
3527 void T::fn () __restrict__
3529   @dots{}
3531 @end example
3533 @noindent
3534 Within the body of @code{T::fn}, @var{this} will have the effective
3535 definition @code{T *__restrict__ const this}. Notice that the
3536 interpretation of a @code{__restrict__} member function qualifier is
3537 different to that of @code{const} or @code{volatile} qualifier, in that it
3538 is applied to the pointer rather than the object. This is consistent with
3539 other compilers which implement restricted pointers.
3541 As with all outermost parameter qualifiers, @code{__restrict__} is
3542 ignored in function definition matching. This means you only need to
3543 specify @code{__restrict__} in a function definition, rather than
3544 in a function prototype as well.
3546 @node C++ Interface
3547 @section Declarations and Definitions in One Header
3549 @cindex interface and implementation headers, C++
3550 @cindex C++ interface and implementation headers
3551 C++ object definitions can be quite complex.  In principle, your source
3552 code will need two kinds of things for each object that you use across
3553 more than one source file.  First, you need an @dfn{interface}
3554 specification, describing its structure with type declarations and
3555 function prototypes.  Second, you need the @dfn{implementation} itself.
3556 It can be tedious to maintain a separate interface description in a
3557 header file, in parallel to the actual implementation.  It is also
3558 dangerous, since separate interface and implementation definitions may
3559 not remain parallel.
3561 @cindex pragmas, interface and implementation
3562 With GNU C++, you can use a single header file for both purposes.
3564 @quotation
3565 @emph{Warning:} The mechanism to specify this is in transition.  For the
3566 nonce, you must use one of two @code{#pragma} commands; in a future
3567 release of GNU C++, an alternative mechanism will make these
3568 @code{#pragma} commands unnecessary.
3569 @end quotation
3571 The header file contains the full definitions, but is marked with
3572 @samp{#pragma interface} in the source code.  This allows the compiler
3573 to use the header file only as an interface specification when ordinary
3574 source files incorporate it with @code{#include}.  In the single source
3575 file where the full implementation belongs, you can use either a naming
3576 convention or @samp{#pragma implementation} to indicate this alternate
3577 use of the header file.
3579 @table @code
3580 @item #pragma interface
3581 @itemx #pragma interface "@var{subdir}/@var{objects}.h"
3582 @kindex #pragma interface
3583 Use this directive in @emph{header files} that define object classes, to save
3584 space in most of the object files that use those classes.  Normally,
3585 local copies of certain information (backup copies of inline member
3586 functions, debugging information, and the internal tables that implement
3587 virtual functions) must be kept in each object file that includes class
3588 definitions.  You can use this pragma to avoid such duplication.  When a
3589 header file containing @samp{#pragma interface} is included in a
3590 compilation, this auxiliary information will not be generated (unless
3591 the main input source file itself uses @samp{#pragma implementation}).
3592 Instead, the object files will contain references to be resolved at link
3593 time.
3595 The second form of this directive is useful for the case where you have
3596 multiple headers with the same name in different directories.  If you
3597 use this form, you must specify the same string to @samp{#pragma
3598 implementation}.
3600 @item #pragma implementation
3601 @itemx #pragma implementation "@var{objects}.h"
3602 @kindex #pragma implementation
3603 Use this pragma in a @emph{main input file}, when you want full output from
3604 included header files to be generated (and made globally visible).  The
3605 included header file, in turn, should use @samp{#pragma interface}.
3606 Backup copies of inline member functions, debugging information, and the
3607 internal tables used to implement virtual functions are all generated in
3608 implementation files.
3610 @cindex implied @code{#pragma implementation}
3611 @cindex @code{#pragma implementation}, implied
3612 @cindex naming convention, implementation headers
3613 If you use @samp{#pragma implementation} with no argument, it applies to
3614 an include file with the same basename@footnote{A file's @dfn{basename}
3615 was the name stripped of all leading path information and of trailing
3616 suffixes, such as @samp{.h} or @samp{.C} or @samp{.cc}.} as your source
3617 file.  For example, in @file{allclass.cc}, giving just
3618 @samp{#pragma implementation}
3619 by itself is equivalent to @samp{#pragma implementation "allclass.h"}.
3621 In versions of GNU C++ prior to 2.6.0 @file{allclass.h} was treated as
3622 an implementation file whenever you would include it from
3623 @file{allclass.cc} even if you never specified @samp{#pragma
3624 implementation}.  This was deemed to be more trouble than it was worth,
3625 however, and disabled.
3627 If you use an explicit @samp{#pragma implementation}, it must appear in
3628 your source file @emph{before} you include the affected header files.
3630 Use the string argument if you want a single implementation file to
3631 include code from multiple header files.  (You must also use
3632 @samp{#include} to include the header file; @samp{#pragma
3633 implementation} only specifies how to use the file---it doesn't actually
3634 include it.)
3636 There is no way to split up the contents of a single header file into
3637 multiple implementation files.
3638 @end table
3640 @cindex inlining and C++ pragmas
3641 @cindex C++ pragmas, effect on inlining
3642 @cindex pragmas in C++, effect on inlining
3643 @samp{#pragma implementation} and @samp{#pragma interface} also have an
3644 effect on function inlining.
3646 If you define a class in a header file marked with @samp{#pragma
3647 interface}, the effect on a function defined in that class is similar to
3648 an explicit @code{extern} declaration---the compiler emits no code at
3649 all to define an independent version of the function.  Its definition
3650 is used only for inlining with its callers.
3652 Conversely, when you include the same header file in a main source file
3653 that declares it as @samp{#pragma implementation}, the compiler emits
3654 code for the function itself; this defines a version of the function
3655 that can be found via pointers (or by callers compiled without
3656 inlining).  If all calls to the function can be inlined, you can avoid
3657 emitting the function by compiling with @samp{-fno-implement-inlines}.
3658 If any calls were not inlined, you will get linker errors.
3660 @node Template Instantiation
3661 @section Where's the Template?
3663 @cindex template instantiation
3665 C++ templates are the first language feature to require more
3666 intelligence from the environment than one usually finds on a UNIX
3667 system.  Somehow the compiler and linker have to make sure that each
3668 template instance occurs exactly once in the executable if it is needed,
3669 and not at all otherwise.  There are two basic approaches to this
3670 problem, which I will refer to as the Borland model and the Cfront model.
3672 @table @asis
3673 @item Borland model
3674 Borland C++ solved the template instantiation problem by adding the code
3675 equivalent of common blocks to their linker; the compiler emits template
3676 instances in each translation unit that uses them, and the linker
3677 collapses them together.  The advantage of this model is that the linker
3678 only has to consider the object files themselves; there is no external
3679 complexity to worry about.  This disadvantage is that compilation time
3680 is increased because the template code is being compiled repeatedly.
3681 Code written for this model tends to include definitions of all
3682 templates in the header file, since they must be seen to be
3683 instantiated.
3685 @item Cfront model
3686 The AT&T C++ translator, Cfront, solved the template instantiation
3687 problem by creating the notion of a template repository, an
3688 automatically maintained place where template instances are stored.  A
3689 more modern version of the repository works as follows: As individual
3690 object files are built, the compiler places any template definitions and
3691 instantiations encountered in the repository.  At link time, the link
3692 wrapper adds in the objects in the repository and compiles any needed
3693 instances that were not previously emitted.  The advantages of this
3694 model are more optimal compilation speed and the ability to use the
3695 system linker; to implement the Borland model a compiler vendor also
3696 needs to replace the linker.  The disadvantages are vastly increased
3697 complexity, and thus potential for error; for some code this can be
3698 just as transparent, but in practice it can been very difficult to build
3699 multiple programs in one directory and one program in multiple
3700 directories.  Code written for this model tends to separate definitions
3701 of non-inline member templates into a separate file, which should be
3702 compiled separately.
3703 @end table
3705 When used with GNU ld version 2.8 or later on an ELF system such as
3706 Linux/GNU or Solaris 2, or on Microsoft Windows, g++ supports the
3707 Borland model.  On other systems, g++ implements neither automatic
3708 model.
3710 A future version of g++ will support a hybrid model whereby the compiler
3711 will emit any instantiations for which the template definition is
3712 included in the compile, and store template definitions and
3713 instantiation context information into the object file for the rest.
3714 The link wrapper will extract that information as necessary and invoke
3715 the compiler to produce the remaining instantiations.  The linker will
3716 then combine duplicate instantiations.
3718 In the mean time, you have the following options for dealing with
3719 template instantiations:
3721 @enumerate
3722 @item
3723 Compile your template-using code with @samp{-frepo}.  The compiler will
3724 generate files with the extension @samp{.rpo} listing all of the
3725 template instantiations used in the corresponding object files which
3726 could be instantiated there; the link wrapper, @samp{collect2}, will
3727 then update the @samp{.rpo} files to tell the compiler where to place
3728 those instantiations and rebuild any affected object files.  The
3729 link-time overhead is negligible after the first pass, as the compiler
3730 will continue to place the instantiations in the same files.
3732 This is your best option for application code written for the Borland
3733 model, as it will just work.  Code written for the Cfront model will
3734 need to be modified so that the template definitions are available at
3735 one or more points of instantiation; usually this is as simple as adding
3736 @code{#include <tmethods.cc>} to the end of each template header.
3738 For library code, if you want the library to provide all of the template
3739 instantiations it needs, just try to link all of its object files
3740 together; the link will fail, but cause the instantiations to be
3741 generated as a side effect.  Be warned, however, that this may cause
3742 conflicts if multiple libraries try to provide the same instantiations.
3743 For greater control, use explicit instantiation as described in the next
3744 option.
3746 @item
3747 Compile your code with @samp{-fno-implicit-templates} to disable the
3748 implicit generation of template instances, and explicitly instantiate
3749 all the ones you use.  This approach requires more knowledge of exactly
3750 which instances you need than do the others, but it's less
3751 mysterious and allows greater control.  You can scatter the explicit
3752 instantiations throughout your program, perhaps putting them in the
3753 translation units where the instances are used or the translation units
3754 that define the templates themselves; you can put all of the explicit
3755 instantiations you need into one big file; or you can create small files
3756 like
3758 @example
3759 #include "Foo.h"
3760 #include "Foo.cc"
3762 template class Foo<int>;
3763 template ostream& operator <<
3764                 (ostream&, const Foo<int>&);
3765 @end example
3767 for each of the instances you need, and create a template instantiation
3768 library from those.
3770 If you are using Cfront-model code, you can probably get away with not
3771 using @samp{-fno-implicit-templates} when compiling files that don't
3772 @samp{#include} the member template definitions.
3774 If you use one big file to do the instantiations, you may want to
3775 compile it without @samp{-fno-implicit-templates} so you get all of the
3776 instances required by your explicit instantiations (but not by any
3777 other files) without having to specify them as well.
3779 g++ has extended the template instantiation syntax outlined in the
3780 Working Paper to allow forward declaration of explicit instantiations
3781 and instantiation of the compiler support data for a template class
3782 (i.e. the vtable) without instantiating any of its members:
3784 @example
3785 extern template int max (int, int);
3786 inline template class Foo<int>;
3787 @end example
3789 @item
3790 Do nothing.  Pretend g++ does implement automatic instantiation
3791 management.  Code written for the Borland model will work fine, but
3792 each translation unit will contain instances of each of the templates it
3793 uses.  In a large program, this can lead to an unacceptable amount of code
3794 duplication.
3796 @item
3797 Add @samp{#pragma interface} to all files containing template
3798 definitions.  For each of these files, add @samp{#pragma implementation
3799 "@var{filename}"} to the top of some @samp{.C} file which
3800 @samp{#include}s it.  Then compile everything with
3801 @samp{-fexternal-templates}.  The templates will then only be expanded
3802 in the translation unit which implements them (i.e. has a @samp{#pragma
3803 implementation} line for the file where they live); all other files will
3804 use external references.  If you're lucky, everything should work
3805 properly.  If you get undefined symbol errors, you need to make sure
3806 that each template instance which is used in the program is used in the
3807 file which implements that template.  If you don't have any use for a
3808 particular instance in that file, you can just instantiate it
3809 explicitly, using the syntax from the latest C++ working paper:
3811 @example
3812 template class A<int>;
3813 template ostream& operator << (ostream&, const A<int>&);
3814 @end example
3816 This strategy will work with code written for either model.  If you are
3817 using code written for the Cfront model, the file containing a class
3818 template and the file containing its member templates should be
3819 implemented in the same translation unit.
3821 A slight variation on this approach is to instead use the flag
3822 @samp{-falt-external-templates}; this flag causes template
3823 instances to be emitted in the translation unit that implements the
3824 header where they are first instantiated, rather than the one which
3825 implements the file where the templates are defined.  This header must
3826 be the same in all translation units, or things are likely to break.
3828 @xref{C++ Interface,,Declarations and Definitions in One Header}, for
3829 more discussion of these pragmas.
3830 @end enumerate
3832 @node Bound member functions
3833 @section Extracting the function pointer from a bound pointer to member function
3835 @cindex pmf
3836 @cindex pointer to member function
3837 @cindex bound pointer to member function
3839 In C++, pointer to member functions (PMFs) are implemented using a wide
3840 pointer of sorts to handle all the possible call mechanisms; the PMF
3841 needs to store information about how to adjust the @samp{this} pointer,
3842 and if the function pointed to is virtual, where to find the vtable, and
3843 where in the vtable to look for the member function.  If you are using
3844 PMFs in an inner loop, you should really reconsider that decision.  If
3845 that is not an option, you can extract the pointer to the function that
3846 would be called for a given object/PMF pair and call it directly inside
3847 the inner loop, to save a bit of time.
3849 Note that you will still be paying the penalty for the call through a
3850 function pointer; on most modern architectures, such a call defeats the
3851 branch prediction features of the CPU.  This is also true of normal
3852 virtual function calls.
3854 The syntax for this extension is
3856 @example
3857 extern A a;
3858 extern int (A::*fp)();
3859 typedef int (*fptr)(A *);
3861 fptr p = (fptr)(a.*fp);
3862 @end example
3864 For PMF constants (i.e. expressions of the form @samp{&Klasse::Member}),
3865 no object is needed to obtain the address of the function. They can be
3866 converted to function pointers directly:
3868 @example
3869 fptr p1 = (fptr)(&A::foo);
3870 @end example
3872 You must specify @samp{-Wno-pmf-conversions} to use this extension.