Fix typo mip->mips. Change wording to avoid overly long line.
[official-gcc.git] / libffi / doc / libffi.texi
blob06384cbcffd78580c0c856ef96c10fcfbede7b86
1 \input texinfo   @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename libffi.info
4 @settitle libffi
5 @setchapternewpage off
6 @c %**end of header
8 @c Merge the standard indexes into a single one.
9 @syncodeindex fn cp
10 @syncodeindex vr cp
11 @syncodeindex ky cp
12 @syncodeindex pg cp
13 @syncodeindex tp cp
15 @include version.texi
17 @copying
19 This manual is for Libffi, a portable foreign-function interface
20 library.
22 Copyright @copyright{} 2008 Red Hat, Inc.
24 @quotation
25 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
26 under the terms of the GNU General Public License as published by the
27 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
28 later version.  A copy of the license is included in the
29 section entitled ``GNU General Public License''.
31 @end quotation
32 @end copying
34 @dircategory Development
35 @direntry
36 * libffi: (libffi).             Portable foreign-function interface library.
37 @end direntry
39 @titlepage
40 @title Libffi
41 @page
42 @vskip 0pt plus 1filll
43 @insertcopying
44 @end titlepage
47 @ifnottex
48 @node Top
49 @top libffi
51 @insertcopying
53 @menu
54 * Introduction::                What is libffi?
55 * Using libffi::                How to use libffi.
56 * Missing Features::            Things libffi can't do.
57 * Index::                       Index.
58 @end menu
60 @end ifnottex
63 @node Introduction
64 @chapter What is libffi?
66 Compilers for high level languages generate code that follow certain
67 conventions.  These conventions are necessary, in part, for separate
68 compilation to work.  One such convention is the @dfn{calling
69 convention}.  The calling convention is a set of assumptions made by
70 the compiler about where function arguments will be found on entry to
71 a function.  A calling convention also specifies where the return
72 value for a function is found.  The calling convention is also
73 sometimes called the @dfn{ABI} or @dfn{Application Binary Interface}.
74 @cindex calling convention
75 @cindex ABI
76 @cindex Application Binary Interface
78 Some programs may not know at the time of compilation what arguments
79 are to be passed to a function.  For instance, an interpreter may be
80 told at run-time about the number and types of arguments used to call
81 a given function.  @samp{Libffi} can be used in such programs to
82 provide a bridge from the interpreter program to compiled code.
84 The @samp{libffi} library provides a portable, high level programming
85 interface to various calling conventions.  This allows a programmer to
86 call any function specified by a call interface description at run
87 time.
89 @acronym{FFI} stands for Foreign Function Interface.  A foreign
90 function interface is the popular name for the interface that allows
91 code written in one language to call code written in another language.
92 The @samp{libffi} library really only provides the lowest, machine
93 dependent layer of a fully featured foreign function interface.  A
94 layer must exist above @samp{libffi} that handles type conversions for
95 values passed between the two languages.
96 @cindex FFI
97 @cindex Foreign Function Interface
100 @node Using libffi
101 @chapter Using libffi
103 @menu
104 * The Basics::                  The basic libffi API.
105 * Simple Example::              A simple example.
106 * Types::                       libffi type descriptions.
107 * Multiple ABIs::               Different passing styles on one platform.
108 * The Closure API::             Writing a generic function.
109 @end menu
112 @node The Basics
113 @section The Basics
115 @samp{Libffi} assumes that you have a pointer to the function you wish
116 to call and that you know the number and types of arguments to pass
117 it, as well as the return type of the function.
119 The first thing you must do is create an @code{ffi_cif} object that
120 matches the signature of the function you wish to call.  This is a
121 separate step because it is common to make multiple calls using a
122 single @code{ffi_cif}.  The @dfn{cif} in @code{ffi_cif} stands for
123 Call InterFace.  To prepare a call interface object, use the function
124 @code{ffi_prep_cif}.
125 @cindex cif
127 @findex ffi_prep_cif
128 @defun ffi_status ffi_prep_cif (ffi_cif *@var{cif}, ffi_abi @var{abi}, unsigned int @var{nargs}, ffi_type *@var{rtype}, ffi_type **@var{argtypes})
129 This initializes @var{cif} according to the given parameters.
131 @var{abi} is the ABI to use; normally @code{FFI_DEFAULT_ABI} is what
132 you want.  @ref{Multiple ABIs} for more information.
134 @var{nargs} is the number of arguments that this function accepts.
135 @samp{libffi} does not yet handle varargs functions; see @ref{Missing
136 Features} for more information.
138 @var{rtype} is a pointer to an @code{ffi_type} structure that
139 describes the return type of the function.  @xref{Types}.
141 @var{argtypes} is a vector of @code{ffi_type} pointers.
142 @var{argtypes} must have @var{nargs} elements.  If @var{nargs} is 0,
143 this argument is ignored.
145 @code{ffi_prep_cif} returns a @code{libffi} status code, of type
146 @code{ffi_status}.  This will be either @code{FFI_OK} if everything
147 worked properly; @code{FFI_BAD_TYPEDEF} if one of the @code{ffi_type}
148 objects is incorrect; or @code{FFI_BAD_ABI} if the @var{abi} parameter
149 is invalid.
150 @end defun
153 To call a function using an initialized @code{ffi_cif}, use the
154 @code{ffi_call} function:
156 @findex ffi_call
157 @defun void ffi_call (ffi_cif *@var{cif}, void *@var{fn}, void *@var{rvalue}, void **@var{avalues})
158 This calls the function @var{fn} according to the description given in
159 @var{cif}.  @var{cif} must have already been prepared using
160 @code{ffi_prep_cif}.
162 @var{rvalue} is a pointer to a chunk of memory that will hold the
163 result of the function call.  This must be large enough to hold the
164 result and must be suitably aligned; it is the caller's responsibility
165 to ensure this.  If @var{cif} declares that the function returns
166 @code{void} (using @code{ffi_type_void}), then @var{rvalue} is
167 ignored.  If @var{rvalue} is @samp{NULL}, then the return value is
168 discarded.
170 @var{avalues} is a vector of @code{void *} pointers that point to the
171 memory locations holding the argument values for a call.  If @var{cif}
172 declares that the function has no arguments (i.e., @var{nargs} was 0),
173 then @var{avalues} is ignored.
174 @end defun
177 @node Simple Example
178 @section Simple Example
180 Here is a trivial example that calls @code{puts} a few times.
182 @example
183 #include <stdio.h>
184 #include <ffi.h>
186 int main()
188   ffi_cif cif;
189   ffi_type *args[1];
190   void *values[1];
191   char *s;
192   int rc;
193   
194   /* Initialize the argument info vectors */    
195   args[0] = &ffi_type_pointer;
196   values[0] = &s;
197   
198   /* Initialize the cif */
199   if (ffi_prep_cif(&cif, FFI_DEFAULT_ABI, 1, 
200                        &ffi_type_uint, args) == FFI_OK)
201     @{
202       s = "Hello World!";
203       ffi_call(&cif, puts, &rc, values);
204       /* rc now holds the result of the call to puts */
205       
206       /* values holds a pointer to the function's arg, so to 
207          call puts() again all we need to do is change the 
208          value of s */
209       s = "This is cool!";
210       ffi_call(&cif, puts, &rc, values);
211     @}
212   
213   return 0;
215 @end example
218 @node Types
219 @section Types
221 @menu
222 * Primitive Types::             Built-in types.
223 * Structures::                  Structure types.
224 * Type Example::                Structure type example.
225 @end menu
227 @node Primitive Types
228 @subsection Primitive Types
230 @code{Libffi} provides a number of built-in type descriptors that can
231 be used to describe argument and return types:
233 @table @code
234 @item ffi_type_void
235 @tindex ffi_type_void
236 The type @code{void}.  This cannot be used for argument types, only
237 for return values.
239 @item ffi_type_uint8
240 @tindex ffi_type_uint8
241 An unsigned, 8-bit integer type.
243 @item ffi_type_sint8
244 @tindex ffi_type_sint8
245 A signed, 8-bit integer type.
247 @item ffi_type_uint16
248 @tindex ffi_type_uint16
249 An unsigned, 16-bit integer type.
251 @item ffi_type_sint16
252 @tindex ffi_type_sint16
253 A signed, 16-bit integer type.
255 @item ffi_type_uint32
256 @tindex ffi_type_uint32
257 An unsigned, 32-bit integer type.
259 @item ffi_type_sint32
260 @tindex ffi_type_sint32
261 A signed, 32-bit integer type.
263 @item ffi_type_uint64
264 @tindex ffi_type_uint64
265 An unsigned, 64-bit integer type.
267 @item ffi_type_sint64
268 @tindex ffi_type_sint64
269 A signed, 64-bit integer type.
271 @item ffi_type_float
272 @tindex ffi_type_float
273 The C @code{float} type.
275 @item ffi_type_double
276 @tindex ffi_type_double
277 The C @code{double} type.
279 @item ffi_type_uchar
280 @tindex ffi_type_uchar
281 The C @code{unsigned char} type.
283 @item ffi_type_schar
284 @tindex ffi_type_schar
285 The C @code{signed char} type.  (Note that there is not an exact
286 equivalent to the C @code{char} type in @code{libffi}; ordinarily you
287 should either use @code{ffi_type_schar} or @code{ffi_type_uchar}
288 depending on whether @code{char} is signed.)
290 @item ffi_type_ushort
291 @tindex ffi_type_ushort
292 The C @code{unsigned short} type.
294 @item ffi_type_sshort
295 @tindex ffi_type_sshort
296 The C @code{short} type.
298 @item ffi_type_uint
299 @tindex ffi_type_uint
300 The C @code{unsigned int} type.
302 @item ffi_type_sint
303 @tindex ffi_type_sint
304 The C @code{int} type.
306 @item ffi_type_ulong
307 @tindex ffi_type_ulong
308 The C @code{unsigned long} type.
310 @item ffi_type_slong
311 @tindex ffi_type_slong
312 The C @code{long} type.
314 @item ffi_type_longdouble
315 @tindex ffi_type_longdouble
316 On platforms that have a C @code{long double} type, this is defined.
317 On other platforms, it is not.
319 @item ffi_type_pointer
320 @tindex ffi_type_pointer
321 A generic @code{void *} pointer.  You should use this for all
322 pointers, regardless of their real type.
323 @end table
325 Each of these is of type @code{ffi_type}, so you must take the address
326 when passing to @code{ffi_prep_cif}.
329 @node Structures
330 @subsection Structures
332 Although @samp{libffi} has no special support for unions or
333 bit-fields, it is perfectly happy passing structures back and forth.
334 You must first describe the structure to @samp{libffi} by creating a
335 new @code{ffi_type} object for it.
337 @tindex ffi_type
338 @deftp ffi_type
339 The @code{ffi_type} has the following members:
340 @table @code
341 @item size_t size
342 This is set by @code{libffi}; you should initialize it to zero.
344 @item unsigned short alignment
345 This is set by @code{libffi}; you should initialize it to zero.
347 @item unsigned short type
348 For a structure, this should be set to @code{FFI_TYPE_STRUCT}.
350 @item ffi_type **elements
351 This is a @samp{NULL}-terminated array of pointers to @code{ffi_type}
352 objects.  There is one element per field of the struct.
353 @end table
354 @end deftp
357 @node Type Example
358 @subsection Type Example
360 The following example initializes a @code{ffi_type} object
361 representing the @code{tm} struct from Linux's @file{time.h}.
363 Here is how the struct is defined:
365 @example
366 struct tm @{
367     int tm_sec;
368     int tm_min;
369     int tm_hour;
370     int tm_mday;
371     int tm_mon;
372     int tm_year;
373     int tm_wday;
374     int tm_yday;
375     int tm_isdst;
376     /* Those are for future use. */
377     long int __tm_gmtoff__;
378     __const char *__tm_zone__;
380 @end example
382 Here is the corresponding code to describe this struct to
383 @code{libffi}:
385 @example
386     @{
387       ffi_type tm_type;
388       ffi_type *tm_type_elements[12];
389       int i;
391       tm_type.size = tm_type.alignment = 0;
392       tm_type.elements = &tm_type_elements;
393     
394       for (i = 0; i < 9; i++)
395           tm_type_elements[i] = &ffi_type_sint;
397       tm_type_elements[9] = &ffi_type_slong;
398       tm_type_elements[10] = &ffi_type_pointer;
399       tm_type_elements[11] = NULL;
401       /* tm_type can now be used to represent tm argument types and
402          return types for ffi_prep_cif() */
403     @}
404 @end example
407 @node Multiple ABIs
408 @section Multiple ABIs
410 A given platform may provide multiple different ABIs at once.  For
411 instance, the x86 platform has both @samp{stdcall} and @samp{fastcall}
412 functions.
414 @code{libffi} provides some support for this.  However, this is
415 necessarily platform-specific.
417 @c FIXME: document the platforms
419 @node The Closure API
420 @section The Closure API
422 @code{libffi} also provides a way to write a generic function -- a
423 function that can accept and decode any combination of arguments.
424 This can be useful when writing an interpreter, or to provide wrappers
425 for arbitrary functions.
427 This facility is called the @dfn{closure API}.  Closures are not
428 supported on all platforms; you can check the @code{FFI_CLOSURES}
429 define to determine whether they are supported on the current
430 platform.
431 @cindex closures
432 @cindex closure API
433 @findex FFI_CLOSURES
435 Because closures work by assembling a tiny function at runtime, they
436 require special allocation on platforms that have a non-executable
437 heap.  Memory management for closures is handled by a pair of
438 functions:
440 @findex ffi_closure_alloc
441 @defun void *ffi_closure_alloc (size_t @var{size}, void **@var{code})
442 Allocate a chunk of memory holding @var{size} bytes.  This returns a
443 pointer to the writable address, and sets *@var{code} to the
444 corresponding executable address.
446 @var{size} should be sufficient to hold a @code{ffi_closure} object.
447 @end defun
449 @findex ffi_closure_free
450 @defun void ffi_closure_free (void *@var{writable})
451 Free memory allocated using @code{ffi_closure_alloc}.  The argument is
452 the writable address that was returned.
453 @end defun
456 Once you have allocated the memory for a closure, you must construct a
457 @code{ffi_cif} describing the function call.  Finally you can prepare
458 the closure function:
460 @findex ffi_prep_closure_loc
461 @defun ffi_status ffi_prep_closure_loc (ffi_closure *@var{closure}, ffi_cif *@var{cif}, void (*@var{fun}) (ffi_cif *@var{cif}, void *@var{ret}, void **@var{args}, void *@var{user_data}), void *@var{user_data}, void *@var{codeloc})
462 Prepare a closure function.
464 @var{closure} is the address of a @code{ffi_closure} object; this is
465 the writable address returned by @code{ffi_closure_alloc}.
467 @var{cif} is the @code{ffi_cif} describing the function parameters.
469 @var{user_data} is an arbitrary datum that is passed, uninterpreted,
470 to your closure function.
472 @var{codeloc} is the executable address returned by
473 @code{ffi_closure_alloc}.
475 @var{fun} is the function which will be called when the closure is
476 invoked.  It is called with the arguments:
477 @table @var
478 @item cif
479 The @code{ffi_cif} passed to @code{ffi_prep_closure_loc}.
481 @item ret
482 A pointer to the memory used for the function's return value.
483 @var{fun} must fill this, unless the function is declared as returning
484 @code{void}.
485 @c FIXME: is this NULL for void-returning functions?
487 @item args
488 A vector of pointers to memory holding the arguments to the function.
490 @item user_data
491 The same @var{user_data} that was passed to
492 @code{ffi_prep_closure_loc}.
493 @end table
495 @code{ffi_prep_closure_loc} will return @code{FFI_OK} if everything
496 went ok, and something else on error.
497 @c FIXME: what?
499 After calling @code{ffi_prep_closure_loc}, you can cast @var{codeloc}
500 to the appropriate pointer-to-function type.
501 @end defun
503 @c FIXME: example
505 You may see old code referring to @code{ffi_prep_closure}.  This
506 function is deprecated, as it cannot handle the need for separate
507 writable and executable addresses.
510 @node Missing Features
511 @chapter Missing Features
513 @code{libffi} is missing a few features.  We welcome patches to add
514 support for these.
516 @itemize @bullet
517 @item
518 There is no support for calling varargs functions.  This may work on
519 some platforms, depending on how the ABI is defined, but it is not
520 reliable.
522 @item
523 There is no support for bit fields in structures.
525 @item
526 The closure API is
528 @item
529 The ``raw'' API is undocumented.
530 @c argument promotion?
531 @c unions?
532 @c anything else?
533 @end itemize
536 @node Index
537 @unnumbered Index
539 @printindex cp
541 @bye