Fix build on sparc64-linux-gnu.
[official-gcc.git] / gcc / fortran / gfc-internals.texi
blob7b6718c16a4c17c2db0e2e017e70c622e7509ad7
1 \input texinfo  @c -*-texinfo-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename gfc-internals.info
4 @set copyrights-gfortran 2007-2018
6 @include gcc-common.texi
8 @synindex tp cp
10 @settitle GNU Fortran Compiler Internals
12 @c %**end of header
14 @c Use with @@smallbook.
16 @c %** start of document
18 @c Cause even numbered pages to be printed on the left hand side of
19 @c the page and odd numbered pages to be printed on the right hand
20 @c side of the page.  Using this, you can print on both sides of a
21 @c sheet of paper and have the text on the same part of the sheet.
23 @c The text on right hand pages is pushed towards the right hand
24 @c margin and the text on left hand pages is pushed toward the left
25 @c hand margin.
26 @c (To provide the reverse effect, set bindingoffset to -0.75in.)
28 @c @tex
29 @c \global\bindingoffset=0.75in
30 @c \global\normaloffset =0.75in
31 @c @end tex
33 @copying
34 Copyright @copyright{} @value{copyrights-gfortran} Free Software Foundation, Inc.
36 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
37 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or
38 any later version published by the Free Software Foundation; with the
39 Invariant Sections being ``Funding Free Software'', the Front-Cover
40 Texts being (a) (see below), and with the Back-Cover Texts being (b)
41 (see below).  A copy of the license is included in the section entitled
42 ``GNU Free Documentation License''.
44 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
46      A GNU Manual
48 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
50      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
51      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
52      funds for GNU development.
53 @end copying
55 @ifinfo
56 @dircategory Software development
57 @direntry
58 * gfortran: (gfortran).                  The GNU Fortran Compiler.
59 @end direntry
60 This file documents the internals of the GNU Fortran
61 compiler, (@command{gfortran}).
63 Published by the Free Software Foundation
64 51 Franklin Street, Fifth Floor
65 Boston, MA 02110-1301 USA
67 @insertcopying
68 @end ifinfo
71 @setchapternewpage odd
72 @titlepage
73 @title GNU Fortran Internals
74 @versionsubtitle
75 @author The @t{gfortran} team
76 @page
77 @vskip 0pt plus 1filll
78 Published by the Free Software Foundation@*
79 51 Franklin Street, Fifth Floor@*
80 Boston, MA 02110-1301, USA@*
81 @c Last printed ??ber, 19??.@*
82 @c Printed copies are available for $? each.@*
83 @c ISBN ???
84 @sp 1
85 @insertcopying
86 @end titlepage
88 @summarycontents
89 @contents
91 @page
93 @c ---------------------------------------------------------------------
94 @c TexInfo table of contents.
95 @c ---------------------------------------------------------------------
97 @ifnottex
98 @node Top
99 @top Introduction
100 @cindex Introduction
102 This manual documents the internals of @command{gfortran}, 
103 the GNU Fortran compiler.
105 @ifset DEVELOPMENT
106 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
107 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it might
108 not accurately reflect the status of the most recent GNU Fortran compiler.
109 @end ifset
111 @comment
112 @comment  When you add a new menu item, please keep the right hand
113 @comment  aligned to the same column.  Do not use tabs.  This provides
114 @comment  better formatting.
115 @comment
116 @menu
117 * Introduction::           About this manual.
118 * User Interface::         Code that Interacts with the User.
119 * Frontend Data Structures::
120                            Data structures used by the frontend
121 * Object Orientation::     Internals of Fortran 2003 OOP features.
122 * LibGFortran::            The LibGFortran Runtime Library.
123 * GNU Free Documentation License::
124                            How you can copy and share this manual.
125 * Index::                  Index of this documentation.
126 @end menu
127 @end ifnottex
129 @c ---------------------------------------------------------------------
130 @c Introduction
131 @c ---------------------------------------------------------------------
133 @node Introduction
134 @chapter Introduction
136 @c The following duplicates the text on the TexInfo table of contents.
137 @iftex
138 This manual documents the internals of @command{gfortran}, the GNU Fortran
139 compiler.
141 @ifset DEVELOPMENT
142 @emph{Warning:} This document, and the compiler it describes, are still
143 under development.  While efforts are made to keep it up-to-date, it
144 might not accurately reflect the status of the most recent GNU Fortran
145 compiler.
146 @end ifset
147 @end iftex
149 At present, this manual is very much a work in progress, containing 
150 miscellaneous notes about the internals of the compiler.  It is hoped
151 that at some point in the future it will become a reasonably complete
152 guide; in the interim, GNU Fortran developers are strongly encouraged to
153 contribute to it as a way of keeping notes while working on the 
154 compiler.
157 @c ---------------------------------------------------------------------
158 @c Code that Interacts with the User
159 @c ---------------------------------------------------------------------
161 @node User Interface
162 @chapter Code that Interacts with the User
164 @menu
165 * Command-Line Options::    Command-Line Options.
166 * Error Handling::          Error Handling.
167 @end menu
170 @c ---------------------------------------------------------------------
171 @c Command-Line Options
172 @c ---------------------------------------------------------------------
174 @node Command-Line Options
175 @section Command-Line Options
177 Command-line options for @command{gfortran} involve four interrelated
178 pieces within the Fortran compiler code.
180 The relevant command-line flag is defined in @file{lang.opt}, according
181 to the documentation in @ref{Options,, Options, gccint, GNU Compiler
182 Collection Internals}.  This is then processed by the overall GCC
183 machinery to create the code that enables @command{gfortran} and
184 @command{gcc} to recognize the option in the command-line arguments and
185 call the relevant handler function.
187 This generated code calls the @code{gfc_handle_option} code in
188 @file{options.c} with an enumerator variable indicating which option is
189 to be processed, and the relevant integer or string values associated
190 with that option flag.  Typically, @code{gfc_handle_option} uses these
191 arguments to set global flags which record the option states.
193 The global flags that record the option states are stored in the
194 @code{gfc_option_t} struct, which is defined in @file{gfortran.h}.
195 Before the options are processed, initial values for these flags are set
196 in @code{gfc_init_option} in @file{options.c}; these become the default
197 values for the options.
201 @c ---------------------------------------------------------------------
202 @c Error Handling
203 @c ---------------------------------------------------------------------
205 @node Error Handling
206 @section Error Handling
208 The GNU Fortran compiler's parser operates by testing each piece of
209 source code against a variety of matchers.  In some cases, if these
210 matchers do not match the source code, they will store an error message
211 in a buffer.  If the parser later finds a matcher that does correctly
212 match the source code, then the buffered error is discarded.  However,
213 if the parser cannot find a match, then the buffered error message is
214 reported to the user.  This enables the compiler to provide more
215 meaningful error messages even in the many cases where (erroneous)
216 Fortran syntax is ambiguous due to things like the absence of reserved
217 keywords.
219 As an example of how this works, consider the following line:
220 @smallexample
221 IF = 3
222 @end smallexample
223 Hypothetically, this may get passed to the matcher for an @code{IF}
224 statement.  Since this could plausibly be an erroneous @code{IF}
225 statement, the matcher will buffer an error message reporting the
226 absence of an expected @samp{(} following an @code{IF}.  Since no
227 matchers reported an error-free match, however, the parser will also try
228 matching this against a variable assignment.  When @code{IF} is a valid
229 variable, this will be parsed as an assignment statement, and the error
230 discarded.  However, when @code{IF} is not a valid variable, this
231 buffered error message will be reported to the user.
233 The error handling code is implemented in @file{error.c}.  Errors are
234 normally entered into the buffer with the @code{gfc_error} function.
235 Warnings go through a similar buffering process, and are entered into
236 the buffer with @code{gfc_warning}.  There is also a special-purpose
237 function, @code{gfc_notify_std}, for things which have an error/warning
238 status that depends on the currently-selected language standard.
240 The @code{gfc_error_check} function checks the buffer for errors,
241 reports the error message to the user if one exists, clears the buffer,
242 and returns a flag to the user indicating whether or not an error
243 existed.  To check the state of the buffer without changing its state or
244 reporting the errors, the @code{gfc_error_flag_test} function can be
245 used.  The @code{gfc_clear_error} function will clear out any errors in
246 the buffer, without reporting them.  The @code{gfc_warning_check} and
247 @code{gfc_clear_warning} functions provide equivalent functionality for
248 the warning buffer.
250 Only one error and one warning can be in the buffers at a time, and
251 buffering another will overwrite the existing one.  In cases where one
252 may wish to work on a smaller piece of source code without disturbing an
253 existing error state, the @code{gfc_push_error}, @code{gfc_pop_error},
254 and @code{gfc_free_error} mechanism exists to implement a stack for the
255 error buffer.
257 For cases where an error or warning should be reported immediately
258 rather than buffered, the @code{gfc_error_now} and
259 @code{gfc_warning_now} functions can be used.  Normally, the compiler
260 will continue attempting to parse the program after an error has
261 occurred, but if this is not appropriate, the @code{gfc_fatal_error}
262 function should be used instead.  For errors that are always the result
263 of a bug somewhere in the compiler, the @code{gfc_internal_error}
264 function should be used.
266 The syntax for the strings used to produce the error/warning message in
267 the various error and warning functions is similar to the @code{printf}
268 syntax, with @samp{%}-escapes to insert variable values.  The details,
269 and the allowable codes, are documented in the @code{error_print}
270 function in @file{error.c}.
272 @c ---------------------------------------------------------------------
273 @c Frontend Data Structures
274 @c ---------------------------------------------------------------------
276 @node Frontend Data Structures
277 @chapter Frontend Data Structures
278 @cindex data structures
280 This chapter should describe the details necessary to understand how
281 the various @code{gfc_*} data are used and interact.  In general it is
282 advisable to read the code in @file{dump-parse-tree.c} as its routines
283 should exhaust all possible valid combinations of content for these
284 structures.
286 @menu
287 * gfc_code:: Representation of Executable Statements.
288 * gfc_expr:: Representation of Values and Expressions.
289 @end menu
292 @c gfc_code
293 @c --------
295 @node gfc_code
296 @section @code{gfc_code}
297 @cindex statement chaining
298 @tindex @code{gfc_code}
299 @tindex @code{struct gfc_code}
301 The executable statements in a program unit are represented by a
302 nested chain of @code{gfc_code} structures.  The type of statement is
303 identified by the @code{op} member of the structure, the different
304 possible values are enumerated in @code{gfc_exec_op}.  A special
305 member of this @code{enum} is @code{EXEC_NOP} which is used to
306 represent the various @code{END} statements if they carry a label.
307 Depending on the type of statement some of the other fields will be
308 filled in.  Fields that are generally applicable are the @code{next}
309 and @code{here} fields.  The former points to the next statement in
310 the current block or is @code{NULL} if the current statement is the
311 last in a block, @code{here} points to the statement label of the
312 current statement.
314 If the current statement is one of @code{IF}, @code{DO}, @code{SELECT}
315 it starts a block, i.e.@: a nested level in the program.  In order to
316 represent this, the @code{block} member is set to point to a
317 @code{gfc_code} structure whose @code{next} member starts the chain of
318 statements inside the block; this structure's @code{op} member should be set to
319 the same value as the parent structure's @code{op} member.  The @code{SELECT}
320 and @code{IF} statements may contain various blocks (the chain of @code{ELSE IF}
321 and @code{ELSE} blocks or the various @code{CASE}s, respectively).  These chains
322 are linked-lists formed by the @code{block} members.
324 Consider the following example code:
326 @example
327 IF (foo < 20) THEN
328   PRINT *, "Too small"
329   foo = 20
330 ELSEIF (foo > 50) THEN
331   PRINT *, "Too large"
332   foo = 50
333 ELSE
334   PRINT *, "Good"
335 END IF
336 @end example
338 This statement-block will be represented in the internal gfortran tree as
339 follows, were the horizontal link-chains are those induced by the @code{next}
340 members and vertical links down are those of @code{block}. @samp{==|} and
341 @samp{--|} mean @code{NULL} pointers to mark the end of a chain:
343 @example
344 ... ==> IF ==> ...
345         |
346         +--> IF foo < 20 ==> PRINT *, "Too small" ==> foo = 20 ==|
347              |
348              +--> IF foo > 50 ==> PRINT *, "Too large" ==> foo = 50 ==|
349                   |
350                   +--> ELSE ==> PRINT *, "Good" ==|
351                        |
352                        +--|
353 @end example
356 @subsection IF Blocks
358 Conditionals are represented by @code{gfc_code} structures with their
359 @code{op} member set to @code{EXEC_IF}.  This structure's @code{block}
360 member must point to another @code{gfc_code} node that is the header of the
361 if-block.  This header's @code{op} member must be set to @code{EXEC_IF}, too,
362 its @code{expr} member holds the condition to check for, and its @code{next}
363 should point to the code-chain of the statements to execute if the condition is
364 true.
366 If in addition an @code{ELSEIF} or @code{ELSE} block is present, the
367 @code{block} member of the if-block-header node points to yet another
368 @code{gfc_code} structure that is the header of the elseif- or else-block.  Its
369 structure is identical to that of the if-block-header, except that in case of an
370 @code{ELSE} block without a new condition the @code{expr} member should be
371 @code{NULL}.  This block can itself have its @code{block} member point to the
372 next @code{ELSEIF} or @code{ELSE} block if there's a chain of them.
375 @subsection Loops
377 @code{DO} loops are stored in the tree as @code{gfc_code} nodes with their
378 @code{op} set to @code{EXEC_DO} for a @code{DO} loop with iterator variable and
379 to @code{EXEC_DO_WHILE} for infinite @code{DO}s and @code{DO WHILE} blocks.
380 Their @code{block} member should point to a @code{gfc_code} structure heading
381 the code-chain of the loop body; its @code{op} member should be set to
382 @code{EXEC_DO} or @code{EXEC_DO_WHILE}, too, respectively.
384 For @code{DO WHILE} loops, the loop condition is stored on the top
385 @code{gfc_code} structure's @code{expr} member; @code{DO} forever loops are
386 simply @code{DO WHILE} loops with a constant @code{.TRUE.} loop condition in
387 the internal representation.
389 Similarly, @code{DO} loops with an iterator have instead of the condition their
390 @code{ext.iterator} member set to the correct values for the loop iterator
391 variable and its range.
394 @subsection @code{SELECT} Statements
396 A @code{SELECT} block is introduced by a @code{gfc_code} structure with an
397 @code{op} member of @code{EXEC_SELECT} and @code{expr} containing the expression
398 to evaluate and test.  Its @code{block} member starts a list of @code{gfc_code}
399 structures linked together by their @code{block} members that stores the various
400 @code{CASE} parts.
402 Each @code{CASE} node has its @code{op} member set to @code{EXEC_SELECT}, too,
403 its @code{next} member points to the code-chain to be executed in the current
404 case-block, and @code{extx.case_list} contains the case-values this block
405 corresponds to.  The @code{block} member links to the next case in the list.
408 @subsection @code{BLOCK} and @code{ASSOCIATE}
410 The code related to a @code{BLOCK} statement is stored inside an
411 @code{gfc_code} structure (say @var{c})
412 with @code{c.op} set to @code{EXEC_BLOCK}.  The
413 @code{gfc_namespace} holding the locally defined variables of the
414 @code{BLOCK} is stored in @code{c.ext.block.ns}.  The code inside the
415 construct is in @code{c.code}.
417 @code{ASSOCIATE} constructs are based on @code{BLOCK} and thus also have
418 the internal storage structure described above (including @code{EXEC_BLOCK}).
419 However, for them @code{c.ext.block.assoc} is set additionally and points
420 to a linked list of @code{gfc_association_list} structures.  Those
421 structures basically store a link of associate-names to target expressions.
422 The associate-names themselves are still also added to the @code{BLOCK}'s
423 namespace as ordinary symbols, but they have their @code{gfc_symbol}'s
424 member @code{assoc} set also pointing to the association-list structure.
425 This way associate-names can be distinguished from ordinary variables
426 and their target expressions identified.
428 For association to expressions (as opposed to variables), at the very beginning
429 of the @code{BLOCK} construct assignments are automatically generated to
430 set the corresponding variables to their target expressions' values, and
431 later on the compiler simply disallows using such associate-names in contexts
432 that may change the value.
435 @c gfc_expr
436 @c --------
438 @node gfc_expr
439 @section @code{gfc_expr}
440 @tindex @code{gfc_expr}
441 @tindex @code{struct gfc_expr}
443 Expressions and ``values'', including constants, variable-, array- and
444 component-references as well as complex expressions consisting of operators and
445 function calls are internally represented as one or a whole tree of
446 @code{gfc_expr} objects.  The member @code{expr_type} specifies the overall
447 type of an expression (for instance, @code{EXPR_CONSTANT} for constants or
448 @code{EXPR_VARIABLE} for variable references).  The members @code{ts} and
449 @code{rank} as well as @code{shape}, which can be @code{NULL}, specify
450 the type, rank and, if applicable, shape of the whole expression or expression
451 tree of which the current structure is the root.  @code{where} is the locus of
452 this expression in the source code.
454 Depending on the flavor of the expression being described by the object
455 (that is, the value of its @code{expr_type} member), the corresponding structure
456 in the @code{value} union will usually contain additional data describing the
457 expression's value in a type-specific manner.  The @code{ref} member is used to
458 build chains of (array-, component- and substring-) references if the expression
459 in question contains such references, see below for details.
462 @subsection Constants
464 Scalar constants are represented by @code{gfc_expr} nodes with their
465 @code{expr_type} set to @code{EXPR_CONSTANT}.  The constant's value shall
466 already be known at compile-time and is stored in the @code{logical},
467 @code{integer}, @code{real}, @code{complex} or @code{character} struct inside
468 @code{value}, depending on the constant's type specification.
471 @subsection Operators
473 Operator-expressions are expressions that are the result of the execution of
474 some operator on one or two operands.  The expressions have an @code{expr_type}
475 of @code{EXPR_OP}.  Their @code{value.op} structure contains additional data.
477 @code{op1} and optionally @code{op2} if the operator is binary point to the
478 two operands, and @code{operator} or @code{uop} describe the operator that
479 should be evaluated on these operands, where @code{uop} describes a user-defined
480 operator.
483 @subsection Function Calls
485 If the expression is the return value of a function-call, its @code{expr_type}
486 is set to @code{EXPR_FUNCTION}, and @code{symtree} must point to the symtree
487 identifying the function to be called.  @code{value.function.actual} holds the
488 actual arguments given to the function as a linked list of
489 @code{gfc_actual_arglist} nodes.
491 The other members of @code{value.function} describe the function being called
492 in more detail, containing a link to the intrinsic symbol or user-defined
493 function symbol if the call is to an intrinsic or external function,
494 respectively.  These values are determined during resolution-phase from the
495 structure's @code{symtree} member.
497 A special case of function calls are ``component calls'' to type-bound
498 procedures; those have the @code{expr_type} @code{EXPR_COMPCALL} with
499 @code{value.compcall} containing the argument list and the procedure called,
500 while @code{symtree} and @code{ref} describe the object on which the procedure
501 was called in the same way as a @code{EXPR_VARIABLE} expression would.
502 @xref{Type-bound Procedures}.
505 @subsection Array- and Structure-Constructors
507 Array- and structure-constructors (one could probably call them ``array-'' and
508 ``derived-type constants'') are @code{gfc_expr} structures with their
509 @code{expr_type} member set to @code{EXPR_ARRAY} or @code{EXPR_STRUCTURE},
510 respectively.  For structure constructors, @code{symtree} points to the
511 derived-type symbol for the type being constructed.
513 The values for initializing each array element or structure component are
514 stored as linked-list of @code{gfc_constructor} nodes in the
515 @code{value.constructor} member.
518 @subsection Null
520 @code{NULL} is a special value for pointers; it can be of different base types.
521 Such a @code{NULL} value is represented in the internal tree by a
522 @code{gfc_expr} node with @code{expr_type} @code{EXPR_NULL}.  If the base type
523 of the @code{NULL} expression is known, it is stored in @code{ts} (that's for
524 instance the case for default-initializers of @code{ALLOCATABLE} components),
525 but this member can also be set to @code{BT_UNKNOWN} if the information is not
526 available (for instance, when the expression is a pointer-initializer
527 @code{NULL()}).
530 @subsection Variables and Reference Expressions
532 Variable references are @code{gfc_expr} structures with their @code{expr_type}
533 set to @code{EXPR_VARIABLE}; their @code{symtree} should point to the variable
534 that is referenced.
536 For this type of expression, it's also possible to chain array-, component-
537 or substring-references to the original expression to get something like
538 @samp{struct%component(2:5)}, where @code{component} is either an array or
539 a @code{CHARACTER} member of @code{struct} that is of some derived-type.  Such a
540 chain of references is achieved by a linked list headed by @code{ref} of the
541 @code{gfc_expr} node.  For the example above it would be (@samp{==|} is the
542 last @code{NULL} pointer):
544 @smallexample
545 EXPR_VARIABLE(struct) ==> REF_COMPONENT(component) ==> REF_ARRAY(2:5) ==|
546 @end smallexample
548 If @code{component} is a string rather than an array, the last element would be
549 a @code{REF_SUBSTRING} reference, of course.  If the variable itself or some
550 component referenced is an array and the expression should reference the whole
551 array rather than being followed by an array-element or -section reference, a
552 @code{REF_ARRAY} reference must be built as the last element in the chain with
553 an array-reference type of @code{AR_FULL}. Consider this example code:
555 @smallexample
556 TYPE :: mytype
557   INTEGER :: array(42)
558 END TYPE mytype
560 TYPE(mytype) :: variable
561 INTEGER :: local_array(5)
563 CALL do_something (variable%array, local_array)
564 @end smallexample
566 The @code{gfc_expr} nodes representing the arguments to the @samp{do_something}
567 call will have a reference-chain like this:
569 @smallexample
570 EXPR_VARIABLE(variable) ==> REF_COMPONENT(array) ==> REF_ARRAY(FULL) ==|
571 EXPR_VARIABLE(local_array) ==> REF_ARRAY(FULL) ==|
572 @end smallexample
575 @subsection Constant Substring References
577 @code{EXPR_SUBSTRING} is a special type of expression that encodes a substring
578 reference of a constant string, as in the following code snippet:
580 @smallexample
581 x = "abcde"(1:2)
582 @end smallexample
584 In this case, @code{value.character} contains the full string's data as if it
585 was a string constant, but the @code{ref} member is also set and points to a
586 substring reference as described in the subsection above.
589 @c ---------------------------------------------------------------------
590 @c F2003 OOP
591 @c ---------------------------------------------------------------------
593 @node Object Orientation
594 @chapter Internals of Fortran 2003 OOP Features
596 @menu
597 * Type-bound Procedures:: Type-bound procedures.
598 * Type-bound Operators::  Type-bound operators.
599 @end menu
602 @c Type-bound procedures
603 @c ---------------------
605 @node Type-bound Procedures
606 @section Type-bound Procedures
608 Type-bound procedures are stored in the @code{tb_sym_root} of the namespace
609 @code{f2k_derived} associated with the derived-type symbol as @code{gfc_symtree}
610 nodes.  The name and symbol of these symtrees corresponds to the binding-name
611 of the procedure, i.e. the name that is used to call it from the context of an
612 object of the derived-type.
614 In addition, this type of symtrees stores in @code{n.tb} a struct of type
615 @code{gfc_typebound_proc} containing the additional data needed:  The
616 binding attributes (like @code{PASS} and @code{NOPASS}, @code{NON_OVERRIDABLE} 
617 or the access-specifier), the binding's target(s) and, if the current binding
618 overrides or extends an inherited binding of the same name, @code{overridden}
619 points to this binding's @code{gfc_typebound_proc} structure.
622 @subsection Specific Bindings
623 @c --------------------------
625 For specific bindings (declared with @code{PROCEDURE}), if they have a
626 passed-object argument, the passed-object dummy argument is first saved by its
627 name, and later during resolution phase the corresponding argument is looked for
628 and its position remembered as @code{pass_arg_num} in @code{gfc_typebound_proc}.
629 The binding's target procedure is pointed-to by @code{u.specific}.
631 @code{DEFERRED} bindings are just like ordinary specific bindings, except
632 that their @code{deferred} flag is set of course and that @code{u.specific}
633 points to their ``interface'' defining symbol (might be an abstract interface)
634 instead of the target procedure.
636 At the moment, all type-bound procedure calls are statically dispatched and
637 transformed into ordinary procedure calls at resolution time; their actual
638 argument list is updated to include at the right position the passed-object
639 argument, if applicable, and then a simple procedure call to the binding's
640 target procedure is built.  To handle dynamic dispatch in the future, this will
641 be extended to allow special code generation during the trans-phase to dispatch
642 based on the object's dynamic type.
645 @subsection Generic Bindings
646 @c -------------------------
648 Bindings declared as @code{GENERIC} store the specific bindings they target as
649 a linked list using nodes of type @code{gfc_tbp_generic} in @code{u.generic}.
650 For each specific target, the parser records its symtree and during resolution
651 this symtree is bound to the corresponding @code{gfc_typebound_proc} structure
652 of the specific target.
654 Calls to generic bindings are handled entirely in the resolution-phase, where
655 for the actual argument list present the matching specific binding is found
656 and the call's target procedure (@code{value.compcall.tbp}) is re-pointed to
657 the found specific binding and this call is subsequently handled by the logic
658 for specific binding calls.
661 @subsection Calls to Type-bound Procedures
662 @c ---------------------------------------
664 Calls to type-bound procedures are stored in the parse-tree as @code{gfc_expr}
665 nodes of type @code{EXPR_COMPCALL}.  Their @code{value.compcall.actual} saves
666 the actual argument list of the call and @code{value.compcall.tbp} points to the
667 @code{gfc_typebound_proc} structure of the binding to be called.  The object
668 in whose context the procedure was called is saved by combination of
669 @code{symtree} and @code{ref}, as if the expression was of type
670 @code{EXPR_VARIABLE}.
672 For code like this:
673 @smallexample
674 CALL myobj%procedure (arg1, arg2)
675 @end smallexample
676 @noindent
677 the @code{CALL} is represented in the parse-tree as a @code{gfc_code} node of
678 type @code{EXEC_COMPCALL}.  The @code{expr} member of this node holds an
679 expression of type @code{EXPR_COMPCALL} of the same structure as mentioned above
680 except that its target procedure is of course a @code{SUBROUTINE} and not a
681 @code{FUNCTION}.
683 Expressions that are generated internally (as expansion of a type-bound
684 operator call) may also use additional flags and members.
685 @code{value.compcall.ignore_pass} signals that even though a @code{PASS}
686 attribute may be present the actual argument list should not be updated because
687 it already contains the passed-object.
688 @code{value.compcall.base_object} overrides, if it is set, the base-object
689 (that is normally stored in @code{symtree} and @code{ref} as mentioned above);
690 this is needed because type-bound operators can be called on a base-object that
691 need not be of type @code{EXPR_VARIABLE} and thus representable in this way.
692 Finally, if @code{value.compcall.assign} is set, the call was produced in
693 expansion of a type-bound assignment; this means that proper dependency-checking
694 needs to be done when relevant.
697 @c Type-bound operators
698 @c --------------------
700 @node Type-bound Operators
701 @section Type-bound Operators
703 Type-bound operators are in fact basically just @code{GENERIC} procedure
704 bindings and are represented much in the same way as those (see
705 @ref{Type-bound Procedures}).
707 They come in two flavours:
708 User-defined operators (like @code{.MYOPERATOR.})
709 are stored in the @code{f2k_derived} namespace's @code{tb_uop_root}
710 symtree exactly like ordinary type-bound procedures are stored in
711 @code{tb_sym_root}; their symtrees' names are the operator-names (e.g.
712 @samp{myoperator} in the example).
713 Intrinsic operators on the other hand are stored in the namespace's
714 array member @code{tb_op} indexed by the intrinsic operator's enum
715 value.  Those need not be packed into @code{gfc_symtree} structures and are
716 only @code{gfc_typebound_proc} instances.
718 When an operator call or assignment is found that can not be handled in
719 another way (i.e. neither matches an intrinsic nor interface operator
720 definition) but that contains a derived-type expression, all type-bound
721 operators defined on that derived-type are checked for a match with
722 the operator call.  If there's indeed a relevant definition, the
723 operator call is replaced with an internally generated @code{GENERIC}
724 type-bound procedure call to the respective definition and that call is
725 further processed.
728 @c ---------------------------------------------------------------------
729 @c LibGFortran
730 @c ---------------------------------------------------------------------
732 @node LibGFortran
733 @chapter The LibGFortran Runtime Library
735 @menu
736 * Symbol Versioning::    Symbol Versioning.
737 @end menu
740 @c ---------------------------------------------------------------------
741 @c Symbol Versioning
742 @c ---------------------------------------------------------------------
744 @node Symbol Versioning
745 @section Symbol Versioning
746 @comment Based on https://gcc.gnu.org/wiki/SymbolVersioning,
747 @comment as of 2006-11-05, written by Janne Blomqvist.
749 In general, this capability exists only on a few platforms, thus there
750 is a need for configure magic so that it is used only on those targets
751 where it is supported. 
753 The central concept in symbol versioning is the so-called map file,
754 which specifies the version node(s) exported symbols are labeled with.
755 Also, the map file is used to hide local symbols. 
757 Some relevant references:
758 @itemize @bullet
759 @item
760 @uref{https://sourceware.org/binutils/docs/ld/VERSION.html,
761 GNU @command{ld} manual}
763 @item
764 @uref{https://www.akkadia.org/drepper/symbol-versioning, ELF Symbol
765 Versioning - Ulrich Depper}
767 @item
768 @uref{https://www.akkadia.org/drepper/dsohowto.pdf, How to Write Shared
769 Libraries - Ulrich Drepper (see Chapter 3)}
771 @end itemize
773 If one adds a new symbol to a library that should be exported, the new
774 symbol should be mentioned in the map file and a new version node
775 defined, e.g., if one adds a new symbols @code{foo} and @code{bar} to
776 libgfortran for the next GCC release, the following should be added to
777 the map file: 
778 @smallexample
779 GFORTRAN_1.1 @{
780     global:
781         foo;
782         bar;
783 @} GFORTRAN_1.0;
784 @end smallexample
785 @noindent
786 where @code{GFORTRAN_1.0} is the version node of the current release,
787 and @code{GFORTRAN_1.1} is the version node of the next release where
788 foo and bar are made available. 
790 If one wants to change an existing interface, it is possible by using
791 some asm trickery (from the @command{ld} manual referenced above): 
793 @smallexample
794 __asm__(".symver original_foo,foo@@");
795 __asm__(".symver old_foo,foo@@VERS_1.1");
796 __asm__(".symver old_foo1,foo@@VERS_1.2");
797 __asm__(".symver new_foo,foo@@VERS_2.0");
798 @end smallexample
800 In this example, @code{foo@@} represents the symbol @code{foo} bound to
801 the unspecified base version of the symbol. The source file that
802 contains this example would define 4 C functions: @code{original_foo},
803 @code{old_foo}, @code{old_foo1}, and @code{new_foo}. 
805 In this case the map file must contain @code{foo} in @code{VERS_1.1}
806 and @code{VERS_1.2} as well as in @code{VERS_2.0}.
809 @c ---------------------------------------------------------------------
810 @c GNU Free Documentation License
811 @c ---------------------------------------------------------------------
813 @include fdl.texi
816 @c ---------------------------------------------------------------------
817 @c Index
818 @c ---------------------------------------------------------------------
820 @node Index
821 @unnumbered Index
823 @printindex cp
825 @bye