2006-02-17 Grigory Zagorodnev <grigory_zagorodnev@linux.intel.com>
[official-gcc.git] / gcc / doc / cpp.texi
blobe69394298e6dba8b9baa94ecd0671e3dc7eea560
1 \input texinfo
2 @setfilename cpp.info
3 @settitle The C Preprocessor
4 @setchapternewpage off
5 @c @smallbook
6 @c @cropmarks
7 @c @finalout
9 @include gcc-common.texi
11 @copying
12 @c man begin COPYRIGHT
13 Copyright @copyright{} 1987, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996,
14 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005
15 Free Software Foundation, Inc.
17 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
18 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
19 any later version published by the Free Software Foundation.  A copy of
20 the license is included in the
21 @c man end
22 section entitled ``GNU Free Documentation License''.
23 @ignore
24 @c man begin COPYRIGHT
25 man page gfdl(7).
26 @c man end
27 @end ignore
29 @c man begin COPYRIGHT
30 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
31 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
33 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
35      A GNU Manual
37 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
39      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
40      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
41      funds for GNU development.
42 @c man end
43 @end copying
45 @c Create a separate index for command line options.
46 @defcodeindex op
47 @syncodeindex vr op
49 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
50 @set cppmanual
52 @ifinfo
53 @dircategory Programming
54 @direntry
55 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
56 @end direntry
57 @end ifinfo
59 @titlepage
60 @title The C Preprocessor
61 @subtitle for GCC version @value{version-GCC}
62 @author Richard M. Stallman
63 @author Zachary Weinberg
64 @page
65 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
66 @c override it.
67 @vskip 0pt plus 1filll
68 @insertcopying
69 @end titlepage
70 @contents
71 @page
73 @ifnottex
74 @node Top
75 @top
76 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
77 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
78 useful on its own.
80 @menu
81 * Overview::
82 * Header Files::
83 * Macros::
84 * Conditionals::
85 * Diagnostics::
86 * Line Control::
87 * Pragmas::
88 * Other Directives::
89 * Preprocessor Output::
90 * Traditional Mode::
91 * Implementation Details::
92 * Invocation::
93 * Environment Variables::
94 * GNU Free Documentation License::
95 * Index of Directives::
96 * Option Index::
97 * Concept Index::
99 @detailmenu
100  --- The Detailed Node Listing ---
102 Overview
104 * Character sets::
105 * Initial processing::
106 * Tokenization::
107 * The preprocessing language::
109 Header Files
111 * Include Syntax::
112 * Include Operation::
113 * Search Path::
114 * Once-Only Headers::
115 * Computed Includes::
116 * Wrapper Headers::
117 * System Headers::
119 Macros
121 * Object-like Macros::
122 * Function-like Macros::
123 * Macro Arguments::
124 * Stringification::
125 * Concatenation::
126 * Variadic Macros::
127 * Predefined Macros::
128 * Undefining and Redefining Macros::
129 * Directives Within Macro Arguments::
130 * Macro Pitfalls::
132 Predefined Macros
134 * Standard Predefined Macros::
135 * Common Predefined Macros::
136 * System-specific Predefined Macros::
137 * C++ Named Operators::
139 Macro Pitfalls
141 * Misnesting::
142 * Operator Precedence Problems::
143 * Swallowing the Semicolon::
144 * Duplication of Side Effects::
145 * Self-Referential Macros::
146 * Argument Prescan::
147 * Newlines in Arguments::
149 Conditionals
151 * Conditional Uses::
152 * Conditional Syntax::
153 * Deleted Code::
155 Conditional Syntax
157 * Ifdef::
158 * If::
159 * Defined::
160 * Else::
161 * Elif::
163 Implementation Details
165 * Implementation-defined behavior::
166 * Implementation limits::
167 * Obsolete Features::
168 * Differences from previous versions::
170 Obsolete Features
172 * Assertions::
173 * Obsolete once-only headers::
175 @end detailmenu
176 @end menu
178 @insertcopying
179 @end ifnottex
181 @node Overview
182 @chapter Overview
183 @c man begin DESCRIPTION
184 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
185 that is used automatically by the C compiler to transform your program
186 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
187 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
188 constructs.
190 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
191 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
192 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
193 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
194 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
195 preserving characteristics of the input which are not significant to
196 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
197 will be removed, and the Makefile will not work.
199 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
200 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
201 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
202 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
203 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
204 instead of native language comments, and keeping macros simple.
206 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
207 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
208 facilities.  Most high level programming languages have their own
209 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
210 try a true general text processor, such as GNU M4.
212 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
213 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
214 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
215 few things required by the standard.  These are features which are
216 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
217 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
218 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
219 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
220 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
222 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
223 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
224 behavior does not conflict with traditional semantics, the
225 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
226 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
227 Mode}.
229 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
230 manual refer to GNU CPP@.
231 @c man end
233 @menu
234 * Character sets::
235 * Initial processing::
236 * Tokenization::
237 * The preprocessing language::
238 @end menu
240 @node Character sets
241 @section Character sets
243 Source code character set processing in C and related languages is
244 rather complicated.  The C standard discusses two character sets, but
245 there are really at least four.
247 The files input to CPP might be in any character set at all.  CPP's
248 very first action, before it even looks for line boundaries, is to
249 convert the file into the character set it uses for internal
250 processing.  That set is what the C standard calls the @dfn{source}
251 character set.  It must be isomorphic with ISO 10646, also known as
252 Unicode.  CPP uses the UTF-8 encoding of Unicode.
254 At present, GNU CPP does not implement conversion from arbitrary file
255 encodings to the source character set.  Use of any encoding other than
256 plain ASCII or UTF-8, except in comments, will cause errors.  Use of
257 encodings that are not strict supersets of ASCII, such as Shift JIS,
258 may cause errors even if non-ASCII characters appear only in comments.
259 We plan to fix this in the near future.
261 All preprocessing work (the subject of the rest of this manual) is
262 carried out in the source character set.  If you request textual
263 output from the preprocessor with the @option{-E} option, it will be
264 in UTF-8.
266 After preprocessing is complete, string and character constants are
267 converted again, into the @dfn{execution} character set.  This
268 character set is under control of the user; the default is UTF-8,
269 matching the source character set.  Wide string and character
270 constants have their own character set, which is not called out
271 specifically in the standard.  Again, it is under control of the user.
272 The default is UTF-16 or UTF-32, whichever fits in the target's
273 @code{wchar_t} type, in the target machine's byte
274 order.@footnote{UTF-16 does not meet the requirements of the C
275 standard for a wide character set, but the choice of 16-bit
276 @code{wchar_t} is enshrined in some system ABIs so we cannot fix
277 this.}  Octal and hexadecimal escape sequences do not undergo
278 conversion; @t{'\x12'} has the value 0x12 regardless of the currently
279 selected execution character set.  All other escapes are replaced by
280 the character in the source character set that they represent, then
281 converted to the execution character set, just like unescaped
282 characters.
284 Unless the experimental @option{-fextended-identifiers} option is used,
285 GCC does not permit the use of characters outside the ASCII range, nor
286 @samp{\u} and @samp{\U} escapes, in identifiers.  Even with that
287 option, characters outside the ASCII range can only be specified with
288 the @samp{\u} and @samp{\U} escapes, not used directly in identifiers.
290 @node Initial processing
291 @section Initial processing
293 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
294 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
295 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
296 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
297 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
298 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
299 standard.
301 @enumerate
302 @item
303 @cindex line endings
304 The input file is read into memory and broken into lines.
306 Different systems use different conventions to indicate the end of a
307 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
308 LF}} and @kbd{CR} as end-of-line markers.  These are the canonical
309 sequences used by Unix, DOS and VMS, and the classic Mac OS (before
310 OSX) respectively.  You may therefore safely copy source code written
311 on any of those systems to a different one and use it without
312 conversion.  (GCC may lose track of the current line number if a file
313 doesn't consistently use one convention, as sometimes happens when it
314 is edited on computers with different conventions that share a network
315 file system.)
317 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
318 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
319 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
320 warning message.
322 @item
323 @cindex trigraphs
324 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
325 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
326 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
327 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
328 converts them.
330 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
331 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
332 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
333 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
334 constant for a newline.
336 Trigraphs are not popular and many compilers implement them
337 incorrectly.  Portable code should not rely on trigraphs being either
338 converted or ignored.  With @option{-Wtrigraphs} GCC will warn you
339 when a trigraph may change the meaning of your program if it were
340 converted.  @xref{Wtrigraphs}.
342 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks
343 from being confused with a trigraph by inserting a backslash between
344 the question marks, or by separating the string literal at the
345 trigraph and making use of string literal concatenation.  @t{"(??\?)"}
346 is the string @samp{(???)}, not @samp{(?]}.  Traditional C compilers
347 do not recognize these idioms.
349 The nine trigraphs and their replacements are
351 @smallexample
352 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
353 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
354 @end smallexample
356 @item
357 @cindex continued lines
358 @cindex backslash-newline
359 Continued lines are merged into one long line.
361 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
362 backslash is removed and the following line is joined with the current
363 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
364 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
365 only at white space.)
367 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
368 @dfn{backslash-newline}.
370 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
371 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
372 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
373 line, GCC will warn you about it.
375 @item
376 @cindex comments
377 @cindex line comments
378 @cindex block comments
379 All comments are replaced with single spaces.
381 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
382 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
383 nest:
385 @smallexample
386 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
387 @end smallexample
389 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
390 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
391 because they would end in the same place anyway.
393 @smallexample
394 // @r{this is} // @r{one comment}
395 @r{text outside comment}
396 @end smallexample
397 @end enumerate
399 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
401 @smallexample
402 @group
403 /* @r{block comment}
404    // @r{contains line comment}
405    @r{yet more comment}
406  */ @r{outside comment}
408 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
409 @end group
410 @end smallexample
412 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
413 comment.
415 @smallexample
416 @group
417  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
418     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
419 @end group
420 @end smallexample
422 Comments are not recognized within string literals.
423 @t{@w{"/* blah */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not
424 an empty string.
426 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
427 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
428 of the C standard, they are an official part of the language.
430 Since these transformations happen before all other processing, you can
431 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
432 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
433 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
434 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
435 For example:
437 @smallexample
438 @group
441 */ # /*
442 */ defi\
443 ne FO\
444 O 10\
446 @end group
447 @end smallexample
449 @noindent
450 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
451 extremely confusing and should not be used in code intended to be
452 readable.
454 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
455 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
456 program, however.
458 @node Tokenization
459 @section Tokenization
461 @cindex tokens
462 @cindex preprocessing tokens
463 After the textual transformations are finished, the input file is
464 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
465 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
466 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
467 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
468 but it is often necessary to avoid ambiguities.
470 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
471 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
472 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
473 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
474 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
475 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
476 could not.
478 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
479 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
480 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
482 @smallexample
483 @group
484 #define foo() bar
485 foo()baz
486      @expansion{} bar baz
487 @emph{not}
488      @expansion{} barbaz
489 @end group
490 @end smallexample
492 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
493 preprocessing token becomes one compiler token.
495 @cindex identifiers
496 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
497 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
498 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
499 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
500 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
501 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
502 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
503 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
505 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
506 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
507 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
509 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
510 part of the ``basic source character set'', at the implementation's
511 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
512 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
513 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  The implementation of this
514 feature in GCC is experimental; such characters are only accepted in
515 the @samp{\u} and @samp{\U} forms and only if
516 @option{-fextended-identifiers} is used.
518 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
519 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
520 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
521 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
522 option.  @xref{Invocation}.
524 @cindex numbers
525 @cindex preprocessing numbers
526 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
527 category includes all the normal integer and floating point constants
528 one expects of C, but also a number of other things one might not
529 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
530 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
531 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
532 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
533 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
534 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
535 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
537 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
538 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
539 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
540 which is complicated.  The definition also permits you to split an
541 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
542 pasted back together with the @samp{##} operator.
544 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
545 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
546 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
547 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
548 might have intended.
550 @cindex string literals
551 @cindex string constants
552 @cindex character constants
553 @cindex header file names
554 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
555 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
556 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
557 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
558 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
559 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
560 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
561 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
562 the length of a character constant, but the value of a character
563 constant that contains more than one character is
564 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
566 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
567 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
568 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
569 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
570 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
571 Operation}.
573 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
574 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
575 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
576 from previous versions}.
578 @cindex punctuators
579 @cindex digraphs
580 @cindex alternative tokens
581 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
582 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
583 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
584 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
585 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
586 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
587 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
588 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
589 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
590 their corresponding normal punctuators are:
592 @smallexample
593 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
594 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
595 @end smallexample
597 @cindex other tokens
598 Any other single character is considered ``other''.  It is passed on to
599 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
600 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
601 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
602 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
603 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
604 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
605 implementation.  This will change when proper support for international
606 character sets is added to GCC@.
608 NUL is a special case because of the high probability that its
609 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
610 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
611 silently ignored, just as any other character would be.  In running
612 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
613 have the same meaning.
615 @smallexample
616 #define X^@@1
617 #define X 1
618 @end smallexample
620 @noindent
621 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
622 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
623 warning message.
625 @node The preprocessing language
626 @section The preprocessing language
627 @cindex directives
628 @cindex preprocessing directives
629 @cindex directive line
630 @cindex directive name
632 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
633 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
634 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
635 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
636 what most people think of as the preprocessor's job.
638 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
639 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
641 @itemize @bullet
642 @item
643 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
644 substituted into your program.
646 @item
647 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
648 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
649 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
650 automatically defined for you.
652 @item
653 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
654 program according to various conditions.
656 @item
657 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
658 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
659 control to inform the compiler where each source line originally came
660 from.
662 @item
663 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
664 or warnings.
665 @end itemize
667 There are a few more, less useful, features.
669 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
670 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
671 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
672 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
673 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
674 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
675 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
676 the directive that defines a macro.
678 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
679 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
680 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
681 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
683 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
684 preprocessing directives.
686 Some directives require arguments; these make up the rest of the
687 directive line and must be separated from the directive name by
688 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
689 name and the intended expansion of the macro.
691 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
692 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
693 which extends past the end of the line.  In either case, when the
694 directive is processed, the continuations have already been merged with
695 the first line to make one long line.
697 @node Header Files
698 @chapter Header Files
700 @cindex header file
701 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
702 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
703 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
704 C preprocessing directive @samp{#include}.
706 Header files serve two purposes.
708 @itemize @bullet
709 @item
710 @cindex system header files
711 System header files declare the interfaces to parts of the operating
712 system.  You include them in your program to supply the definitions and
713 declarations you need to invoke system calls and libraries.
715 @item
716 Your own header files contain declarations for interfaces between the
717 source files of your program.  Each time you have a group of related
718 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
719 several different source files, it is a good idea to create a header
720 file for them.
721 @end itemize
723 Including a header file produces the same results as copying the header
724 file into each source file that needs it.  Such copying would be
725 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
726 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
727 can be changed in one place, and programs that include the header file
728 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
729 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
730 as the risk that a failure to find one copy will result in
731 inconsistencies within a program.
733 In C, the usual convention is to give header files names that end with
734 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
735 underscores in header file names, and at most one dot.
737 @menu
738 * Include Syntax::
739 * Include Operation::
740 * Search Path::
741 * Once-Only Headers::
742 * Computed Includes::
743 * Wrapper Headers::
744 * System Headers::
745 @end menu
747 @node Include Syntax
748 @section Include Syntax
750 @findex #include
751 Both user and system header files are included using the preprocessing
752 directive @samp{#include}.  It has two variants:
754 @table @code
755 @item #include <@var{file}>
756 This variant is used for system header files.  It searches for a file
757 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
758 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
760 @item #include "@var{file}"
761 This variant is used for header files of your own program.  It
762 searches for a file named @var{file} first in the directory containing
763 the current file, then in the quote directories and then the same
764 directories used for @code{<@var{file}>}.  You can prepend directories
765 to the list of quote directories with the @option{-iquote} option.
766 @end table
768 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
769 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
770 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
771 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
773 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
774 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
775 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
776 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
777 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
778 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
779 to use only @samp{/}.)
781 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
782 after the file name.
784 @node Include Operation
785 @section Include Operation
787 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
788 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
789 current file.  The output from the preprocessor contains the output
790 already generated, followed by the output resulting from the included
791 file, followed by the output that comes from the text after the
792 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
793 @file{header.h} as follows,
795 @smallexample
796 char *test (void);
797 @end smallexample
799 @noindent
800 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
801 like this,
803 @smallexample
804 int x;
805 #include "header.h"
808 main (void)
810   puts (test ());
812 @end smallexample
814 @noindent
815 the compiler will see the same token stream as it would if
816 @file{program.c} read
818 @smallexample
819 int x;
820 char *test (void);
823 main (void)
825   puts (test ());
827 @end smallexample
829 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
830 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
831 included from another file.  The include file could even contain the
832 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
833 the end of a statement that was started in the including file.  However,
834 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
835 literals which have not been closed by the end of an included file are
836 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
837 the file.
839 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
840 syntactic units---function declarations or definitions, type
841 declarations, etc.
843 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
844 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
845 final newline.
847 @node Search Path
848 @section Search Path
850 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
851 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
852 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
854 @smallexample
855 /usr/local/include
856 @var{libdir}/gcc/@var{target}/@var{version}/include
857 /usr/@var{target}/include
858 /usr/include
859 @end smallexample
861 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
862 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
863 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
864 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
865 version of GCC in use.
867 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
868 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
869 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
870 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
871 this case, the option is ignored and the search order for system
872 directories remains unchanged.
874 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
875 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
876 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
877 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
879 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
880 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
881 operating system kernel or some other program that does not use the
882 standard C library facilities, or the standard C library itself.
883 @option{-I} options are not ignored as described above when
884 @option{-nostdinc} is in effect.
886 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
887 first in the directory containing the current file, then in the
888 directories as specified by @option{-iquote} options, then in the same
889 places it would have looked for a header requested with angle
890 brackets.  For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
891 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
892 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
894 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
895 directory containing the current file.
897 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
898 This has two effects.  First, directories appearing before the
899 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
900 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
901 headers.  Second, the directory containing the current file is not
902 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
903 named by an @option{-I} switch.  @option{-I-} is deprecated, @option{-iquote}
904 should be used instead.
906 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
907 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
908 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
909 compiler's current working directory for header files.  That may or may
910 not be the same as the directory containing the current file.
912 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
913 @option{-I./-}.
915 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
916 generally less useful.  @xref{Invocation}.
918 @node Once-Only Headers
919 @section Once-Only Headers
920 @cindex repeated inclusion
921 @cindex including just once
922 @cindex wrapper @code{#ifndef}
924 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
925 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
926 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
927 it will certainly waste time.
929 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
930 of the file in a conditional, like this:
932 @smallexample
933 @group
934 /* File foo.  */
935 #ifndef FILE_FOO_SEEN
936 #define FILE_FOO_SEEN
938 @var{the entire file}
940 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
941 @end group
942 @end smallexample
944 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
945 When the header is included again, the conditional will be false,
946 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
947 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
948 twice.
950 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
951 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
952 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
953 not bother to rescan the file at all.
955 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
956 this optimization.
958 @cindex controlling macro
959 @cindex guard macro
960 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
961 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
962 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
963 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
964 file, the macro name should contain the name of the file and some
965 additional text, to avoid conflicts with other header files.
967 @node Computed Includes
968 @section Computed Includes
969 @cindex computed includes
970 @cindex macros in include
972 Sometimes it is necessary to select one of several different header
973 files to be included into your program.  They might specify
974 configuration parameters to be used on different sorts of operating
975 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
977 @smallexample
978 #if SYSTEM_1
979 # include "system_1.h"
980 #elif SYSTEM_2
981 # include "system_2.h"
982 #elif SYSTEM_3
983 @dots{}
984 #endif
985 @end smallexample
987 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
988 ability to use a macro for the header name.  This is called a
989 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
990 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
992 @smallexample
993 #define SYSTEM_H "system_1.h"
994 @dots{}
995 #include SYSTEM_H
996 @end smallexample
998 @noindent
999 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
1000 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
1001 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
1002 @option{-D} option.
1004 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
1005 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
1006 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
1007 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
1008 if you use double-quote includes, which are close enough to string
1009 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
1011 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
1012 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
1013 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
1014 like running text would be.
1016 If the line expands to a single string constant, the contents of that
1017 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
1018 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
1019 escapes in the string.  Therefore
1021 @smallexample
1022 #define HEADER "a\"b"
1023 #include HEADER
1024 @end smallexample
1026 @noindent
1027 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
1028 to the rules for double-quoted includes.
1030 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
1031 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
1032 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
1033 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
1034 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
1035 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
1036 according to the rules for angle-bracket includes.
1038 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
1039 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
1040 if the result of expansion does not match either of the two expected
1041 forms.
1043 These rules are implementation-defined behavior according to the C
1044 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1045 computed includes differently, we recommend you use only a single
1046 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1047 minimize confusion for people reading your program.
1049 @node Wrapper Headers
1050 @section Wrapper Headers
1051 @cindex wrapper headers
1052 @cindex overriding a header file
1053 @findex #include_next
1055 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1056 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1057 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1058 a new header file with the same name and insert it in the search path
1059 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1060 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1061 the old header from the new one?
1063 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1064 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1065 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1066 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1068 You could include the old header with an absolute pathname:
1069 @smallexample
1070 #include "/usr/include/old-header.h"
1071 @end smallexample
1072 @noindent
1073 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1074 would have to edit the new headers to match.
1076 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1077 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1078 @emph{next} file with this name''.  This directive works like
1079 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1080 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1081 in which the current file was found.
1083 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1084 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1085 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1086 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1087 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1088 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1090 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1091 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1092 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1093 file named, starting with the directory in the search path after the one
1094 where the current file was found.
1096 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1097 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1098 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1099 program; it should be used only to make global corrections along the
1100 lines of @command{fixincludes}.
1102 @node System Headers
1103 @section System Headers
1104 @cindex system header files
1106 The header files declaring interfaces to the operating system and
1107 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1108 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1109 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1110 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1111 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1112 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1113 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1114 because of code in macros defined in system headers.
1116 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1117 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1118 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1120 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1121 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1122 found in that directory will be considered system headers.
1124 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1125 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1126 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1127 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1128 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1130 @findex #pragma GCC system_header
1131 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1132 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1133 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1134 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1135 system_header}} has no effect in the primary source file.
1137 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1138 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1139 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1140 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1141 or from the command line.
1143 @node Macros
1144 @chapter Macros
1146 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1147 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1148 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1149 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1150 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1152 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1153 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1154 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1155 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1156 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1157 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1158 macros when you are compiling C++.
1160 @menu
1161 * Object-like Macros::
1162 * Function-like Macros::
1163 * Macro Arguments::
1164 * Stringification::
1165 * Concatenation::
1166 * Variadic Macros::
1167 * Predefined Macros::
1168 * Undefining and Redefining Macros::
1169 * Directives Within Macro Arguments::
1170 * Macro Pitfalls::
1171 @end menu
1173 @node Object-like Macros
1174 @section Object-like Macros
1175 @cindex object-like macro
1176 @cindex symbolic constants
1177 @cindex manifest constants
1179 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1180 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1181 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1182 symbolic names to numeric constants.
1184 @findex #define
1185 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1186 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1187 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1188 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1190 @smallexample
1191 #define BUFFER_SIZE 1024
1192 @end smallexample
1194 @noindent
1195 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1196 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1197 there comes a C statement of the form
1199 @smallexample
1200 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1201 @end smallexample
1203 @noindent
1204 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1205 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1206 if you had written
1208 @smallexample
1209 foo = (char *) malloc (1024);
1210 @end smallexample
1212 By convention, macro names are written in uppercase.  Programs are
1213 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1214 macros.
1216 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1217 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1218 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1219 come out on one line.  For example,
1221 @smallexample
1222 #define NUMBERS 1, \
1223                 2, \
1224                 3
1225 int x[] = @{ NUMBERS @};
1226      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1227 @end smallexample
1229 @noindent
1230 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1231 in error messages.
1233 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1234 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1235 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1236 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1238 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1239 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1240 to the C preprocessor
1242 @smallexample
1243 foo = X;
1244 #define X 4
1245 bar = X;
1246 @end smallexample
1248 @noindent
1249 produces
1251 @smallexample
1252 foo = X;
1253 bar = 4;
1254 @end smallexample
1256 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1257 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1258 macros to expand.  For example,
1260 @smallexample
1261 @group
1262 #define TABLESIZE BUFSIZE
1263 #define BUFSIZE 1024
1264 TABLESIZE
1265      @expansion{} BUFSIZE
1266      @expansion{} 1024
1267 @end group
1268 @end smallexample
1270 @noindent
1271 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1272 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1274 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1275 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1276 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1277 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1278 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1279 more macro names.
1281 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1282 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1283 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1284 currently in effect:
1286 @smallexample
1287 #define BUFSIZE 1020
1288 #define TABLESIZE BUFSIZE
1289 #undef BUFSIZE
1290 #define BUFSIZE 37
1291 @end smallexample
1293 @noindent
1294 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1296 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1297 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1298 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1299 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1301 @node Function-like Macros
1302 @section Function-like Macros
1303 @cindex function-like macros
1305 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1306 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1307 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1308 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1310 @smallexample
1311 #define lang_init()  c_init()
1312 lang_init()
1313      @expansion{} c_init()
1314 @end smallexample
1316 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1317 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1318 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1319 name, and you wish to use the function sometimes.
1321 @smallexample
1322 extern void foo(void);
1323 #define foo() /* @r{optimized inline version} */
1324 @dots{}
1325   foo();
1326   funcptr = foo;
1327 @end smallexample
1329 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1330 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1331 be expanded, it would cause a syntax error.
1333 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1334 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1335 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1336 parentheses.
1338 @smallexample
1339 #define lang_init ()    c_init()
1340 lang_init()
1341      @expansion{} () c_init()()
1342 @end smallexample
1344 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1345 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1346 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1347 consume those parentheses.
1349 @node Macro Arguments
1350 @section Macro Arguments
1351 @cindex arguments
1352 @cindex macros with arguments
1353 @cindex arguments in macro definitions
1355 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1356 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1357 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1358 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1359 separated by commas and optionally whitespace.
1361 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1362 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1363 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1364 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1365 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1366 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1367 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1368 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1369 macro body.)
1371 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1372 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1374 @smallexample
1375 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1376   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1377   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1378   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1379 @end smallexample
1381 @noindent
1382 (In this small example you can already see several of the dangers of
1383 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1385 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1386 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1387 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1388 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1389 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1390 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1392 @smallexample
1393 macro (array[x = y, x + 1])
1394 @end smallexample
1396 @noindent
1397 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1398 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1399 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1400 code.
1402 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1403 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1404 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1405 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1406 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1407 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1408 Prescan}, for detailed discussion.
1410 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1412 @smallexample
1413   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1414 @end smallexample
1416 @noindent
1417 and then to
1419 @smallexample
1420 @group
1421 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1422  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1423  : (c))
1424 @end group
1425 @end smallexample
1427 @noindent
1428 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1430 @cindex empty macro arguments
1431 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1432 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1433 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1434 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1435 Here are some silly examples using @code{min}:
1437 @smallexample
1438 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1439 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1440 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1441 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1443 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1444 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1445 @end smallexample
1447 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1448 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1449 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1450 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1451 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1452 empty argument was required.
1454 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1455 their corresponding actual arguments.
1457 @smallexample
1458 #define foo(x) x, "x"
1459 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1460 @end smallexample
1462 @node Stringification
1463 @section Stringification
1464 @cindex stringification
1465 @cindex @samp{#} operator
1467 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1468 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1469 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1470 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1471 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1472 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1473 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1475 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1476 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1477 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1478 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1479 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1480 long string.
1482 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1484 @smallexample
1485 @group
1486 #define WARN_IF(EXP) \
1487 do @{ if (EXP) \
1488         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1489 while (0)
1490 WARN_IF (x == 0);
1491      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1492            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1493 @end group
1494 @end smallexample
1496 @noindent
1497 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1498 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1499 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1500 @code{if} statement, but not in the string.
1502 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1503 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1504 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1505 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1507 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1508 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1509 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1510 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1511 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1512 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1513 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1514 stringifies to @t{"\n"}.
1516 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1517 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1518 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1519 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1520 never appear in stringified text.
1522 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1524 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1525 you have to use two levels of macros.
1527 @smallexample
1528 #define xstr(s) str(s)
1529 #define str(s) #s
1530 #define foo 4
1531 str (foo)
1532      @expansion{} "foo"
1533 xstr (foo)
1534      @expansion{} xstr (4)
1535      @expansion{} str (4)
1536      @expansion{} "4"
1537 @end smallexample
1539 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1540 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1541 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1542 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1543 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1545 @node Concatenation
1546 @section Concatenation
1547 @cindex concatenation
1548 @cindex token pasting
1549 @cindex token concatenation
1550 @cindex @samp{##} operator
1552 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1553 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1554 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1555 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1556 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1557 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1558 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1559 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1560 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1561 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1562 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1563 token pasting.
1565 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1566 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1567 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1568 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1569 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1570 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1571 simply remove the @samp{##}.
1573 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1574 but you could just as well write them as one token in the first place.
1575 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1576 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1577 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1578 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1579 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1580 effect.
1582 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1583 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1584 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1585 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1586 comments, and you can put comments in arguments that will be
1587 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1588 end of a macro body.
1590 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1591 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1592 as follows:
1594 @smallexample
1595 @group
1596 struct command
1598   char *name;
1599   void (*function) (void);
1601 @end group
1603 @group
1604 struct command commands[] =
1606   @{ "quit", quit_command @},
1607   @{ "help", help_command @},
1608   @dots{}
1610 @end group
1611 @end smallexample
1613 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1614 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1615 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1616 constant can be created with stringification, and the function name by
1617 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1619 @smallexample
1620 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1622 struct command commands[] =
1624   COMMAND (quit),
1625   COMMAND (help),
1626   @dots{}
1628 @end smallexample
1630 @node Variadic Macros
1631 @section Variadic Macros
1632 @cindex variable number of arguments
1633 @cindex macros with variable arguments
1634 @cindex variadic macros
1636 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1637 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1638 a function.  Here is an example:
1640 @smallexample
1641 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1642 @end smallexample
1644 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1645 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1646 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1647 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1648 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1649 have this expansion:
1651 @smallexample
1652 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1653      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1654 @end smallexample
1656 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1657 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1658 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1659 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1660 below for an important special case for @samp{##}.)
1662 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1663 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1664 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1665 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1666 The @code{eprintf} macro above could be written
1668 @smallexample
1669 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1670 @end smallexample
1672 @noindent
1673 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1674 extension in the same macro.
1676 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1677 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1679 @smallexample
1680 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1681 @end smallexample
1683 @noindent
1684 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1685 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1686 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1687 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1688 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1689 there will be an extra comma after the format string.
1691 @smallexample
1692 eprintf("success!\n", );
1693      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1694 @end smallexample
1696 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1697 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1699 @smallexample
1700 eprintf ("success!\n")
1701      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1702 @end smallexample
1704 @noindent
1705 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1706 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1708 @smallexample
1709 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1710 @end smallexample
1712 @noindent
1713 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1714 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1715 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1716 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1718 @smallexample
1719 eprintf ("success!\n")
1720      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1721 @end smallexample
1723 @noindent
1724 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1725 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1726 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1727 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1728 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1729 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1730 standard, and drops it otherwise.
1732 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1733 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1734 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1735 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1736 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1737 purpose.
1739 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1740 for a long time, but only with a named variable argument
1741 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1742 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1743 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1744 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1745 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1747 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1748 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1749 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1750 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1751 be a comma, and there must be white space between that comma and
1752 whatever comes immediately before it:
1754 @smallexample
1755 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1756 @end smallexample
1758 @noindent
1759 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1761 @node Predefined Macros
1762 @section Predefined Macros
1764 @cindex predefined macros
1765 Several object-like macros are predefined; you use them without
1766 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1767 common, and system-specific.
1769 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1770 predefined macros, but you cannot undefine them.
1772 @menu
1773 * Standard Predefined Macros::
1774 * Common Predefined Macros::
1775 * System-specific Predefined Macros::
1776 * C++ Named Operators::
1777 @end menu
1779 @node Standard Predefined Macros
1780 @subsection Standard Predefined Macros
1781 @cindex standard predefined macros.
1783 The standard predefined macros are specified by the relevant
1784 language standards, so they are available with all compilers that
1785 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1786 them.  Their names all start with double underscores.
1788 @table @code
1789 @item __FILE__
1790 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1791 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1792 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1793 input file name argument.  For example,
1794 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1795 macro.
1797 @item __LINE__
1798 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1799 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1800 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1801 new line of source code.
1802 @end table
1804 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1805 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1806 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1807 example,
1809 @smallexample
1810 fprintf (stderr, "Internal error: "
1811                  "negative string length "
1812                  "%d at %s, line %d.",
1813          length, __FILE__, __LINE__);
1814 @end smallexample
1816 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1817 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1818 that file, when processing resumes on the input file that contained
1819 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1820 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1821 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1822 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1824 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1825 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1827 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1828 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1829 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1830 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1831 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1832 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1834 @table @code
1836 @item __DATE__
1837 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1838 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1839 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1840 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1842 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1843 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1844 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1846 @item __TIME__
1847 This macro expands to a string constant that describes the time at
1848 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1849 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1851 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1852 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1853 @code{"??:??:??"}.
1855 @item __STDC__
1856 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1857 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1858 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1859 preprocessor always conforms to the standard unless the
1860 @option{-traditional-cpp} option is used.
1862 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1864 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1865 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1866 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1867 processing system header files, but when processing user files
1868 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1869 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1870 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1872 @item __STDC_VERSION__
1873 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1874 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1875 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1876 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1877 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1878 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1880 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1881 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1882 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1883 not yet complete.
1885 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1886 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1888 @item __STDC_HOSTED__
1889 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1890 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1891 facilities of the standard C library available.
1893 @item __cplusplus
1894 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1895 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1896 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1897 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1898 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1899 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1900 instead.  It is hoped to complete the implementation of standard C++
1901 in the near future.
1903 @item __OBJC__
1904 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1905 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1906 by a C compiler or a Objective-C compiler.
1908 @item __ASSEMBLER__
1909 This macro is defined with value 1 when preprocessing assembly
1910 language.
1912 @end table
1914 @node Common Predefined Macros
1915 @subsection Common Predefined Macros
1916 @cindex common predefined macros
1918 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1919 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1920 which you are using GNU C@.  Their names all start with double
1921 underscores.
1923 @table @code
1925 @item __GNUC__
1926 @itemx __GNUC_MINOR__
1927 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1928 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1929 preprocessor: C, C++, and Objective-C@.  Their values are the major
1930 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1931 constants.  For example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1932 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  These
1933 macros are also defined if you invoke the preprocessor directly.
1935 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1936 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1937 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1939 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1940 by GCC, or a non-GCC compiler that claims to accept the GNU C dialects,
1941 you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1942 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1943 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1944 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1945 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1946 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1947 like this:
1949 @smallexample
1950 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1951 #if __GNUC__ > 3 || \
1952     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1953                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1954                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1955 @end smallexample
1957 @noindent
1958 Another approach is to use the predefined macros to
1959 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1961 @smallexample
1962 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1963                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1964                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1965 @dots{}
1966 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1967 #if GCC_VERSION > 30200
1968 @end smallexample
1970 @noindent
1971 Many people find this form easier to understand.
1973 @item __GNUG__
1974 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1975 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1977 @item __STRICT_ANSI__
1978 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1979 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
1980 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1981 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
1982 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
1983 standard.
1985 @item __BASE_FILE__
1986 This macro expands to the name of the main input file, in the form
1987 of a C string constant.  This is the source file that was specified
1988 on the command line of the preprocessor or C compiler.
1990 @item __INCLUDE_LEVEL__
1991 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
1992 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
1993 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
1994 end of every included file.  It starts out at 0, it's value within the
1995 base file specified on the command line.
1997 @item __ELF__
1998 This macro is defined if the target uses the ELF object format.
2000 @item __VERSION__
2001 This macro expands to a string constant which describes the version of
2002 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
2003 particular form, but it can be counted on to contain at least the
2004 release number.
2006 @item __OPTIMIZE__
2007 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
2008 @itemx __NO_INLINE__
2009 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
2010 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
2011 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
2012 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
2013 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
2014 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
2016 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
2017 definitions, using macros or inline functions, of system library
2018 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
2019 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
2020 are defined.  If they are defined, their value is 1.
2022 @item __CHAR_UNSIGNED__
2023 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
2024 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
2025 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
2026 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
2028 @item __WCHAR_UNSIGNED__
2029 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
2030 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
2032 @item __REGISTER_PREFIX__
2033 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
2034 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
2035 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
2036 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
2037 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
2038 to a single @samp{%}.
2040 @item __USER_LABEL_PREFIX__
2041 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
2042 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
2043 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
2044 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
2046 This macro will have the correct definition even if
2047 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
2048 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
2049 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
2051 @item __SIZE_TYPE__
2052 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2053 @itemx __WCHAR_TYPE__
2054 @itemx __WINT_TYPE__
2055 @itemx __INTMAX_TYPE__
2056 @itemx __UINTMAX_TYPE__
2057 These macros are defined to the correct underlying types for the
2058 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t},
2059 @code{intmax_t}, and @code{uintmax_t}
2060 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2061 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2062 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2063 the typedefs.
2065 @item __CHAR_BIT__
2066 Defined to the number of bits used in the representation of the
2067 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2068 numerical limits work correctly.  You should not use
2069 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2071 @item __SCHAR_MAX__
2072 @itemx __WCHAR_MAX__
2073 @itemx __SHRT_MAX__
2074 @itemx __INT_MAX__
2075 @itemx __LONG_MAX__
2076 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2077 @itemx __INTMAX_MAX__
2078 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t},
2079 @code{signed short},
2080 @code{signed int}, @code{signed long}, @code{signed long long}, and
2081 @code{intmax_t} types
2082 respectively.  They exist to make the standard header given numerical limits
2083 work correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2084 the appropriate headers.
2086 @item __DEPRECATED
2087 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2088 with warnings about deprecated constructs enabled.  These warnings are
2089 enabled by default, but can be disabled with @option{-Wno-deprecated}.
2091 @item __EXCEPTIONS
2092 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2093 with exceptions enabled.  If @option{-fno-exceptions} was used when
2094 compiling the file, then this macro will not be defined.
2096 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2097 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2098 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2099 handling.
2101 @item __GXX_WEAK__
2102 This macro is defined when compiling a C++ source file.  It has the
2103 value 1 if the compiler will use weak symbols, COMDAT sections, or
2104 other similar techniques to collapse symbols with ``vague linkage''
2105 that are defined in multiple translation units.  If the compiler will
2106 not collapse such symbols, this macro is defined with value 0.  In
2107 general, user code should not need to make use of this macro; the
2108 purpose of this macro is to ease implementation of the C++ runtime
2109 library provided with G++.
2111 @item __NEXT_RUNTIME__
2112 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2113 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C@.  If the GNU
2114 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2115 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2117 @item __LP64__
2118 @itemx _LP64
2119 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2120 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2121 @code{int} uses 32-bit.
2123 @item __SSP__
2124 This macro is defined, with value 1, when @option{-fstack-protector} is in
2125 use.
2127 @item __SSP_ALL__
2128 This macro is defined, with value 2, when @option{-fstack-protector-all} is
2129 in use.
2131 @item __TIMESTAMP__
2132 This macro expands to a string constant that describes the date and time
2133 of the last modification of the current source file. The string constant
2134 contains abbreviated day of the week, month, day of the month, time in
2135 hh:mm:ss form, year and looks like @code{@w{"Sun Sep 16 01:03:52 1973"}}.
2136 If the day of the month is less than 10, it is padded with a space on the left.
2138 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
2139 (once per compilation) and @code{__TIMESTAMP__} will expand to
2140 @code{@w{"??? ??? ?? ??:??:?? ????"}}.
2142 @end table
2144 @node System-specific Predefined Macros
2145 @subsection System-specific Predefined Macros
2147 @cindex system-specific predefined macros
2148 @cindex predefined macros, system-specific
2149 @cindex reserved namespace
2151 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2152 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2153 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2154 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2155 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2156 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2157 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2159 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2160 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2161 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2162 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2163 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2164 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2165 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2166 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2167 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2168 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2170 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2171 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2172 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2173 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2174 defined.
2176 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2177 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2178 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2179 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2180 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2181 check specifically for features you need, using a tool such as
2182 @command{autoconf}.
2184 @node C++ Named Operators
2185 @subsection C++ Named Operators
2186 @cindex named operators
2187 @cindex C++ named operators
2188 @cindex iso646.h
2190 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2191 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2192 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2193 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2194 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2195 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2196 macro expanding to the appropriate punctuator.
2198 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2200 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2201 @item Named Operator @tab Punctuator
2202 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2203 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2204 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2205 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2206 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2207 @item @code{not}    @tab @code{!}
2208 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2209 @item @code{or}     @tab @code{||}
2210 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2211 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2212 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2213 @end multitable
2215 @node Undefining and Redefining Macros
2216 @section Undefining and Redefining Macros
2217 @cindex undefining macros
2218 @cindex redefining macros
2219 @findex #undef
2221 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2222 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2223 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2224 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2225 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2226 macro.
2228 @smallexample
2229 #define FOO 4
2230 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2231 #undef FOO
2232 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2233 @end smallexample
2235 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2236 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2237 need not have any resemblance to the old definition.
2239 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2240 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2241 Two macro definitions are effectively the same if:
2242 @itemize @bullet
2243 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2244 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2245 @item If there are any parameters, they are the same.
2246 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2247 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2248 count as whitespace.
2249 @end itemize
2251 @noindent
2252 These definitions are effectively the same:
2253 @smallexample
2254 #define FOUR (2 + 2)
2255 #define FOUR         (2    +    2)
2256 #define FOUR (2 /* @r{two} */ + 2)
2257 @end smallexample
2258 @noindent
2259 but these are not:
2260 @smallexample
2261 #define FOUR (2 + 2)
2262 #define FOUR ( 2+2 )
2263 #define FOUR (2 * 2)
2264 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2265 @end smallexample
2267 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2268 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2269 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2270 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2271 instance, two different headers to define a common macro.  The
2272 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2274 @node Directives Within Macro Arguments
2275 @section Directives Within Macro Arguments
2276 @cindex macro arguments and directives
2278 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2279 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2280 behavior in these cases is undefined.
2282 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2283 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2284 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2285 this limitation, and people would often be surprised that they could
2286 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2287 conditional compilation in the argument list to a normal library
2288 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2289 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2290 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2291 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2292 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2293 function-like macro invocation not present.
2295 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2296 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2297 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2298 pathological example:
2300 @smallexample
2301 #define f(x) x x
2302 f (1
2303 #undef f
2304 #define f 2
2306 @end smallexample
2308 @noindent
2309 which expands to
2311 @smallexample
2312 1 2 1 2
2313 @end smallexample
2315 @noindent
2316 with the semantics described above.
2318 @node Macro Pitfalls
2319 @section Macro Pitfalls
2320 @cindex problems with macros
2321 @cindex pitfalls of macros
2323 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2324 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2325 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2327 @menu
2328 * Misnesting::
2329 * Operator Precedence Problems::
2330 * Swallowing the Semicolon::
2331 * Duplication of Side Effects::
2332 * Self-Referential Macros::
2333 * Argument Prescan::
2334 * Newlines in Arguments::
2335 @end menu
2337 @node Misnesting
2338 @subsection Misnesting
2340 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2341 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2342 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2343 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2344 arguments.  For example,
2346 @smallexample
2347 #define twice(x) (2*(x))
2348 #define call_with_1(x) x(1)
2349 call_with_1 (twice)
2350      @expansion{} twice(1)
2351      @expansion{} (2*(1))
2352 @end smallexample
2354 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2355 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2356 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2357 For example,
2359 @smallexample
2360 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2361 @dots{}
2362 strange(stderr) p, 35)
2363      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2364 @end smallexample
2366 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2367 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2368 should be avoided.
2370 @node Operator Precedence Problems
2371 @subsection Operator Precedence Problems
2372 @cindex parentheses in macro bodies
2374 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2375 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2376 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2377 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2378 way.
2380 Suppose you define a macro as follows,
2382 @smallexample
2383 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2384 @end smallexample
2386 @noindent
2387 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2388 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2389 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2391 @smallexample
2392 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2393      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2394 @end smallexample
2396 @noindent
2397 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2398 C make it equivalent to this:
2400 @smallexample
2401 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2402 @end smallexample
2404 @noindent
2405 What we want is this:
2407 @smallexample
2408 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2409 @end smallexample
2411 @noindent
2412 Defining the macro as
2414 @smallexample
2415 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2416 @end smallexample
2418 @noindent
2419 provides the desired result.
2421 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2422 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2423 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2424 means something very different.  Here is what it expands to:
2426 @smallexample
2427 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2428 @end smallexample
2430 @noindent
2431 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2432 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2433 was intended to be inside.
2435 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2436 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2438 @smallexample
2439 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2440 @end smallexample
2442 @node Swallowing the Semicolon
2443 @subsection Swallowing the Semicolon
2444 @cindex semicolons (after macro calls)
2446 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2447 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2448 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2449 characters:
2451 @smallexample
2452 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2453 @{ char *lim = (limit);         \
2454   while (p < lim) @{            \
2455     if (*p++ != ' ') @{         \
2456       p--; break; @}@}@}
2457 @end smallexample
2459 @noindent
2460 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2461 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2462 be laid out if not part of a macro definition.
2464 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2465 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2466 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2467 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2468 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2469 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2471 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2472 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2474 @smallexample
2475 if (*p != 0)
2476   SKIP_SPACES (p, lim);
2477 else @dots{}
2478 @end smallexample
2480 @noindent
2481 The presence of two statements---the compound statement and a null
2482 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2483 makes invalid C code.
2485 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2486 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2488 @smallexample
2489 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2490 do @{ char *lim = (limit);         \
2491      while (p < lim) @{            \
2492        if (*p++ != ' ') @{         \
2493          p--; break; @}@}@}          \
2494 while (0)
2495 @end smallexample
2497 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2499 @smallexample
2500 do @{@dots{}@} while (0);
2501 @end smallexample
2503 @noindent
2504 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2505 generate no extra code for it.
2507 @node Duplication of Side Effects
2508 @subsection Duplication of Side Effects
2510 @cindex side effects (in macro arguments)
2511 @cindex unsafe macros
2512 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2514 @smallexample
2515 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2516 @end smallexample
2518 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2519 as shown here,
2521 @smallexample
2522 next = min (x + y, foo (z));
2523 @end smallexample
2525 @noindent
2526 it expands as follows:
2528 @smallexample
2529 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2530 @end smallexample
2532 @noindent
2533 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2534 for @code{Y}.
2536 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2537 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2538 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2539 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2540 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2541 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2543 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2544 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2545 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2546 follows:
2548 @smallexample
2549 #define min(X, Y)                \
2550 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2551    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2552    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2553 @end smallexample
2555 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2556 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2557 This permits us to define local variables and assign each argument to
2558 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2559 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2560 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2562 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2563 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2564 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2565 that variable in @code{min}:
2567 @smallexample
2568 @group
2569 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2570 @dots{}
2572   int tem = foo (z);
2573   next = min (x + y, tem);
2575 @end group
2576 @end smallexample
2578 @noindent
2579 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2581 @node Self-Referential Macros
2582 @subsection Self-Referential Macros
2583 @cindex self-reference
2585 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2586 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2587 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2588 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2589 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2590 the preprocessor output unchanged.  Consider an example:
2592 @smallexample
2593 #define foo (4 + foo)
2594 @end smallexample
2596 @noindent
2597 where @code{foo} is also a variable in your program.
2599 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2600 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2601 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2603 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2604 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2605 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2606 wherever @code{foo} is referred to.
2608 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2609 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2610 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2611 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2612 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2614 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2615 expands to itself.  If you write
2617 @smallexample
2618 #define EPERM EPERM
2619 @end smallexample
2621 @noindent
2622 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2623 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2624 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2625 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2626 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2628 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2629 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2630 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2631 either.  Thus, if we have
2633 @smallexample
2634 #define x (4 + y)
2635 #define y (2 * x)
2636 @end smallexample
2638 @noindent
2639 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2641 @smallexample
2642 @group
2643 x    @expansion{} (4 + y)
2644      @expansion{} (4 + (2 * x))
2646 y    @expansion{} (2 * x)
2647      @expansion{} (2 * (4 + y))
2648 @end group
2649 @end smallexample
2651 @noindent
2652 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2653 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2655 @node Argument Prescan
2656 @subsection Argument Prescan
2657 @cindex expansion of arguments
2658 @cindex macro argument expansion
2659 @cindex prescan of macro arguments
2661 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2662 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2663 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2664 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2665 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2666 macro calls in them.
2668 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2669 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2670 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2671 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2672 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2673 same results.
2675 You might expect the double scan to change the results when a
2676 self-referential macro is used in an argument of another macro
2677 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2678 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2679 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2680 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2681 second scan either.
2683 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2684 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2685 that the prescan does make a difference in three special cases:
2687 @itemize @bullet
2688 @item
2689 Nested calls to a macro.
2691 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2692 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2693 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2694 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2695 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2696 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2697 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2698 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2699 be expanded.
2701 @item
2702 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2704 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2705 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2706 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2707 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2708 instance, if you have
2710 @smallexample
2711 #define AFTERX(x) X_ ## x
2712 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2713 #define TABLESIZE 1024
2714 #define BUFSIZE TABLESIZE
2715 @end smallexample
2717 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2718 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2719 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2721 @item
2722 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2724 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2725 wrong number of arguments.  Here is an example:
2727 @smallexample
2728 #define foo  a,b
2729 #define bar(x) lose(x)
2730 #define lose(x) (1 + (x))
2731 @end smallexample
2733 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2734 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2735 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2736 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2737 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2738 arithmetic operations:
2740 @smallexample
2741 #define foo (a,b)
2742 @exdent or
2743 #define bar(x) lose((x))
2744 @end smallexample
2746 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2747 definition from being interpreted as an argument separator.
2749 @end itemize
2751 @node Newlines in Arguments
2752 @subsection Newlines in Arguments
2753 @cindex newlines in macro arguments
2755 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2756 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2757 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2758 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2759 different to the line containing the argument causing the problem.
2761 Here is an example illustrating this:
2763 @smallexample
2764 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2766 ignore_second_arg (foo (),
2767                    ignored (),
2768                    syntax error);
2769 @end smallexample
2771 @noindent
2772 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2773 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2774 even though the problematic code comes from line five.
2776 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2778 @node Conditionals
2779 @chapter Conditionals
2780 @cindex conditionals
2782 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2783 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2784 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2785 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2786 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2788 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2789 statement in C, but it is important to understand the difference between
2790 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2791 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2792 behave differently from run to run, depending on the data it is
2793 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2794 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2795 code to be included in the program depending on the situation at the
2796 time of compilation.
2798 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2799 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2800 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2801 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2802 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2803 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2804 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2805 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2806 remains syntactically valid when it is not to be used.
2808 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2809 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2811 @menu
2812 * Conditional Uses::
2813 * Conditional Syntax::
2814 * Deleted Code::
2815 @end menu
2817 @node Conditional Uses
2818 @section Conditional Uses
2820 There are three general reasons to use a conditional.
2822 @itemize @bullet
2823 @item
2824 A program may need to use different code depending on the machine or
2825 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2826 operating system may be erroneous on another operating system; for
2827 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2828 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2829 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2830 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2831 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2833 @item
2834 You may want to be able to compile the same source file into two
2835 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2836 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2837 those data for debugging, and the other not.
2839 @item
2840 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2841 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2842 @end itemize
2844 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2845 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2846 conditionals.
2848 @node Conditional Syntax
2849 @section Conditional Syntax
2851 @findex #if
2852 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2853 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2855 @menu
2856 * Ifdef::
2857 * If::
2858 * Defined::
2859 * Else::
2860 * Elif::
2861 @end menu
2863 @node Ifdef
2864 @subsection Ifdef
2865 @findex #ifdef
2866 @findex #endif
2868 The simplest sort of conditional is
2870 @smallexample
2871 @group
2872 #ifdef @var{MACRO}
2874 @var{controlled text}
2876 #endif /* @var{MACRO} */
2877 @end group
2878 @end smallexample
2880 @cindex conditional group
2881 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2882 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2883 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2884 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2886 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2887 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2888 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2889 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2890 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2891 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2892 group in one file and end it in another.
2894 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2895 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
2896 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
2897 that all comments and string literals inside a failing conditional group
2898 must still be properly ended.
2900 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
2901 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
2902 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
2903 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
2904 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
2905 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
2906 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
2908 @findex #ifndef
2909 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
2910 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
2911 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
2912 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
2914 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
2915 Here are some samples.
2917 @itemize @bullet
2918 @item
2919 Some macros are predefined on each kind of machine
2920 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
2921 code specially tuned for a particular machine.
2923 @item
2924 System header files define more macros, associated with the features
2925 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
2926 using a system feature on a machine where it is not implemented.
2928 @item
2929 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
2930 command line options when you compile the program.  You can arrange to
2931 compile the same source file into two different programs by choosing a
2932 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
2933 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
2934 state of the macro with command line options, perhaps set in the
2935 Makefile.  @xref{Invocation}.
2937 @item
2938 Your program might have a special header file (often called
2939 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
2940 define or not define macros depending on the features of the system and
2941 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
2942 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
2943 @end itemize
2945 @node If
2946 @subsection If
2948 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
2949 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
2951 @smallexample
2952 @group
2953 #if @var{expression}
2955 @var{controlled text}
2957 #endif /* @var{expression} */
2958 @end group
2959 @end smallexample
2961 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
2962 restrictions.  It may contain
2964 @itemize @bullet
2965 @item
2966 Integer constants.
2968 @item
2969 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
2970 code.
2972 @item
2973 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
2974 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
2975 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
2976 short-circuiting rules of standard C@.
2978 @item
2979 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
2980 computation of the expression's value begins.
2982 @item
2983 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
2984 are defined in the middle of an @samp{#if}.
2986 @item
2987 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
2988 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
2989 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
2990 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
2991 function call parentheses are also treated as zero.
2993 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
2994 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
2995 not a macro in an @samp{#if}.
2996 @end itemize
2998 The preprocessor does not know anything about types in the language.
2999 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
3000 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
3001 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
3002 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
3004 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
3005 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
3006 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
3007 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
3008 expression, and may give different results in some cases.  If the value
3009 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
3010 text} is included; otherwise it is skipped.
3012 @node Defined
3013 @subsection Defined
3015 @cindex @code{defined}
3016 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
3017 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
3018 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
3019 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
3020 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
3021 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
3023 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
3024 existence at once.  For example,
3026 @smallexample
3027 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
3028 @end smallexample
3030 @noindent
3031 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
3032 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
3034 Conditionals written like this:
3036 @smallexample
3037 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
3038 @end smallexample
3040 @noindent
3041 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
3042 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
3043 the value zero.
3045 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
3046 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
3047 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
3048 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
3049 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
3051 @node Else
3052 @subsection Else
3054 @findex #else
3055 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
3056 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
3057 looks like:
3059 @smallexample
3060 @group
3061 #if @var{expression}
3062 @var{text-if-true}
3063 #else /* Not @var{expression} */
3064 @var{text-if-false}
3065 #endif /* Not @var{expression} */
3066 @end group
3067 @end smallexample
3069 @noindent
3070 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3071 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3072 opposite happens.
3074 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3076 @node Elif
3077 @subsection Elif
3079 @findex #elif
3080 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3081 possible alternatives.  For example, you might have
3083 @smallexample
3084 #if X == 1
3085 @dots{}
3086 #else /* X != 1 */
3087 #if X == 2
3088 @dots{}
3089 #else /* X != 2 */
3090 @dots{}
3091 #endif /* X != 2 */
3092 #endif /* X != 1 */
3093 @end smallexample
3095 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3096 abbreviated as follows:
3098 @smallexample
3099 #if X == 1
3100 @dots{}
3101 #elif X == 2
3102 @dots{}
3103 #else /* X != 2 and X != 1*/
3104 @dots{}
3105 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3106 @end smallexample
3108 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3109 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3110 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3111 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3112 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3113 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3115 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3116 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3117 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3118 @samp{#elif} directives within it have failed.
3120 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3121 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3123 @node Deleted Code
3124 @section Deleted Code
3125 @cindex commenting out code
3127 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3128 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3129 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3130 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3131 syntax errors.
3133 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3134 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3135 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3136 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3137 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3139 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3140 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3141 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3143 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3144 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3145 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3146 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3147 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3148 @samp{/*}.
3150 @node Diagnostics
3151 @chapter Diagnostics
3152 @cindex diagnostic
3153 @cindex reporting errors
3154 @cindex reporting warnings
3156 @findex #error
3157 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3158 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3159 are used as the error message.
3161 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3162 combination of parameters which you know the program does not properly
3163 support.  For example, if you know that the program will not run
3164 properly on a VAX, you might write
3166 @smallexample
3167 @group
3168 #ifdef __vax__
3169 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3170 #endif
3171 @end group
3172 @end smallexample
3174 If you have several configuration parameters that must be set up by
3175 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3176 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3178 @smallexample
3179 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3180 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3181 #endif
3182 @end smallexample
3184 @findex #warning
3185 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3186 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3187 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3189 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3190 directing the user to the header file which should be used instead.
3192 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3193 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3194 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3195 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3196 problems with apostrophes and the like.
3198 @node Line Control
3199 @chapter Line Control
3200 @cindex line control
3202 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3203 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3204 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3205 reported as having appeared on the line of the source file where the
3206 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3208 If you write a program which generates source code, such as the
3209 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3210 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3211 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3212 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3213 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3214 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3216 @findex #line
3217 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3218 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3219 directive that specifies the original line number and source file name
3220 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3221 @samp{#line} has three variants:
3223 @table @code
3224 @item #line @var{linenum}
3225 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3226 the line number which should be reported for the following line of
3227 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3229 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3230 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3231 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3232 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3233 file it specifies, until something else happens to change that.
3234 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3235 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3236 @samp{#include}.
3238 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3239 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3240 and most other compilers do.
3242 @item #line @var{anything else}
3243 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3244 The result should match one of the above two forms.
3245 @end table
3247 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3248 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3249 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3250 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3251 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3253 @smallexample
3254 #line 1 "../src/gram.y"
3255 #include "gram.h"
3256 @end smallexample
3258 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3259 chain; the directory containing the physical source file would not be
3260 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3261 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3263 We made this change because the old behavior caused problems when
3264 generated source files were transported between machines.  For instance,
3265 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3266 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3267 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3268 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3269 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3270 build is likely to fail.
3272 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3273 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3274 which would be visible searching from the directory containing the
3275 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3276 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3277 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3278 files, which is difficult and error-prone.
3280 @node Pragmas
3281 @chapter Pragmas
3283 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3284 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3285 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3286 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3287 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3289 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3290 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3291 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3292 entire translation unit or source file.
3294 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3295 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3296 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3297 recognized by previous versions are still recognized without the
3298 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3299 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3300 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3302 @cindex @code{_Pragma}
3303 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3304 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3305 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3306 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3307 in a macro.
3309 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3310 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3311 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3312 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3313 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3314 @samp{#pragma} directive.  For example,
3316 @smallexample
3317 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3318 @end smallexample
3320 @noindent
3321 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3322 same effect could be achieved using macros, for example
3324 @smallexample
3325 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3326 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3327 @end smallexample
3329 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3330 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3331 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3332 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3333 its own.
3335 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3336 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3337 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3339 @ftable @code
3340 @item #pragma GCC dependency
3341 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3342 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3343 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3344 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3345 other file is searched for using the normal include search path.
3346 Optional trailing text can be used to give more information in the
3347 warning message.
3349 @smallexample
3350 #pragma GCC dependency "parse.y"
3351 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3352 @end smallexample
3354 @item #pragma GCC poison
3355 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3356 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3357 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3358 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3359 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3360 after the directive, it is a hard error.  For example,
3362 @smallexample
3363 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3364 sprintf(some_string, "hello");
3365 @end smallexample
3367 @noindent
3368 will produce an error.
3370 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3371 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3372 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3373 about system headers defining macros that use it.
3375 For example,
3377 @smallexample
3378 #define strrchr rindex
3379 #pragma GCC poison rindex
3380 strrchr(some_string, 'h');
3381 @end smallexample
3383 @noindent
3384 will not produce an error.
3386 @item #pragma GCC system_header
3387 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3388 current file to be treated as if it came from a system header.
3389 @xref{System Headers}.
3391 @end ftable
3393 @node Other Directives
3394 @chapter Other Directives
3396 @findex #ident
3397 @findex #sccs
3398 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3399 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3400 the object file.  On other systems, the directive is ignored.  The
3401 @samp{#sccs} directive is a synonym for @samp{#ident}.
3403 These directives are not part of the C standard, but they are not
3404 official GNU extensions either.  What historical information we have
3405 been able to find, suggests they originated with System V@.
3407 @cindex null directive
3408 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3409 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3410 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3411 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3412 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3413 produce no output, rather than a line of output containing just a
3414 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3416 @node Preprocessor Output
3417 @chapter Preprocessor Output
3419 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3420 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3421 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3422 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3423 textual output.
3424 @c FIXME: Document the library interface.
3426 @cindex output format
3427 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3428 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3429 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3430 discarded.
3432 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3433 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3434 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3435 to become a single space, with the exception that the first token on a
3436 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3437 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3438 original source file.  This is so the output is easy to read.
3439 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3440 whitespace where there was none in the original source, except where
3441 necessary to prevent an accidental token paste.
3443 @cindex linemarkers
3444 Source file name and line number information is conveyed by lines
3445 of the form
3447 @smallexample
3448 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3449 @end smallexample
3451 @noindent
3452 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3453 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3454 that the following line originated in file @var{filename} at line
3455 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3456 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3458 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3459 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3460 separate them.  Here is what the flags mean:
3462 @table @samp
3463 @item 1
3464 This indicates the start of a new file.
3465 @item 2
3466 This indicates returning to a file (after having included another file).
3467 @item 3
3468 This indicates that the following text comes from a system header file,
3469 so certain warnings should be suppressed.
3470 @item 4
3471 This indicates that the following text should be treated as being
3472 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3473 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3474 @end table
3476 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3477 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3478 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3479 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3480 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3482 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3483 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3484 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3485 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3486 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3487 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3488 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3489 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3490 the directive name.
3492 @node Traditional Mode
3493 @chapter Traditional Mode
3495 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3496 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3497 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3498 preprocessor.
3500 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3501 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3502 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3504 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3505 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3506 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3507 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3508 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3509 that actually matter.
3511 @menu
3512 * Traditional lexical analysis::
3513 * Traditional macros::
3514 * Traditional miscellany::
3515 * Traditional warnings::
3516 @end menu
3518 @node Traditional lexical analysis
3519 @section Traditional lexical analysis
3521 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3522 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3523 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3525 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3526 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3527 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3528 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3529 do this.
3531 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3532 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3533 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3535 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3536 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3537 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3538 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3539 directive.
3541 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3542 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3543 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3544 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3545 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3546 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3548 @smallexample
3549 #if foo/**/bar
3550 @end smallexample
3552 @noindent
3553 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3554 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3555 directive is equivalent to
3557 @smallexample
3558 #if foo bar
3559 @end smallexample
3561 @noindent
3562 rather than
3564 @smallexample
3565 #if foobar
3566 @end smallexample
3568 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3569 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3570 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3571 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3572 you will get a syntax error.
3574 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3575 require matching quotes.  For example:
3577 @smallexample
3578 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3579 "/* This is not a comment.  */
3580 /* @r{This is a comment.  The following #include directive
3581    is ill-formed.}  */
3582 #include <stdio.h
3583 @end smallexample
3585 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3586 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3588 @node Traditional macros
3589 @section Traditional macros
3591 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3592 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3593 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3594 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3595 whitespace.
3597 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3598 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}).  An
3599 unclosed string or character constant continues into the text
3600 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3601 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3602 produce a single token.
3604 Normally comments are removed from the replacement text after the
3605 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3606 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3607 implementation removes comments even before saving the macro
3608 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3609 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3611 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3612 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3613 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3614 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3615 macro replacement, do not expand.
3617 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3618 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3619 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3620 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3621 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3622 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3623 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3624 offending macro invocation.
3626 @smallexample
3627 #define PLUS +
3628 #define INC(x) PLUS+x
3629 INC(foo);
3630      @expansion{} ++foo;
3631 @end smallexample
3633 Function-like macros are similar in form but quite different in
3634 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3635 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3636 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3637 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3638 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3639 closing quote is treated like any other character.  There is no
3640 facility for handling variadic macros.
3642 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3643 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3644 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3645 whitespace.  In particular
3647 @smallexample
3648 f( )
3649 @end smallexample
3651 @noindent
3652 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3653 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3654 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3655 whitespace between the parentheses.
3657 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3658 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3659 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3661 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3662 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3663 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3664 example
3666 @smallexample
3667 #define str(x) "x"
3668 str(/* @r{A comment} */some text )
3669      @expansion{} "some text "
3670 @end smallexample
3672 @noindent
3673 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3674 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3675 pasting.
3677 @smallexample
3678 #define suffix(x) foo_/**/x
3679 suffix(bar)
3680      @expansion{} foo_bar
3681 @end smallexample
3683 @node Traditional miscellany
3684 @section Traditional miscellany
3686 Here are some things to be aware of when using the traditional
3687 preprocessor.
3689 @itemize @bullet
3690 @item
3691 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3692 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3693 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3694 follow the @samp{#}.
3696 @item
3697 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3698 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3699 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3700 including extensions, with the exception that the effects of
3701 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3703 @item
3704 __STDC__ is not defined.
3706 @item
3707 If you use digraphs the behavior is undefined.
3709 @item
3710 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3711 the behavior is undefined.
3713 @end itemize
3715 @node Traditional warnings
3716 @section Traditional warnings
3717 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3718 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3719 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3720 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3721 operators.
3723 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3725 @itemize @bullet
3726 @item
3727 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3728 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3729 but does not in ISO C@.
3731 @item
3732 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3733 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3734 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3735 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3736 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3737 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3738 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3739 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3740 suggests avoiding it altogether.
3742 @item
3743 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3744 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3745 that the macro is not expanded.
3747 @item
3748 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3750 @item
3751 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3752 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3753 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3754 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3755 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3756 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3758 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3759 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3760 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3761 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3762 @end itemize
3764 @node Implementation Details
3765 @chapter Implementation Details
3767 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3768 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3769 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3770 change subtly in future implementations.
3772 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3773 versions of CPP@.
3775 @menu
3776 * Implementation-defined behavior::
3777 * Implementation limits::
3778 * Obsolete Features::
3779 * Differences from previous versions::
3780 @end menu
3782 @node Implementation-defined behavior
3783 @section Implementation-defined behavior
3784 @cindex implementation-defined behavior
3786 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3787 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3788 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3789 and stick to it.
3790 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3792 @itemize @bullet
3793 @need 1000
3794 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3795 execution character set.
3797 Currently, CPP requires its input to be ASCII or UTF-8.  The execution
3798 character set may be controlled by the user, with the
3799 @option{-ftarget-charset} and @option{-ftarget-wide-charset} options.
3801 @item Identifier characters.
3802 @anchor{Identifier characters}
3804 The C and C++ standards allow identifiers to be composed of @samp{_}
3805 and the alphanumeric characters.  C++ and C99 also allow universal
3806 character names, and C99 further permits implementation-defined
3807 characters.  GCC currently only permits universal character names if
3808 @option{-fextended-identifiers} is used, because the implementation of
3809 universal character names in identifiers is experimental.
3811 GCC allows the @samp{$} character in identifiers as an extension for
3812 most targets.  This is true regardless of the @option{std=} switch,
3813 since this extension cannot conflict with standards-conforming
3814 programs.  When preprocessing assembler, however, dollars are not
3815 identifier characters by default.
3817 Currently the targets that by default do not permit @samp{$} are AVR,
3818 IP2K, MMIX, MIPS Irix 3, ARM aout, and PowerPC targets for the AIX and
3819 BeOS operating systems.
3821 You can override the default with @option{-fdollars-in-identifiers} or
3822 @option{fno-dollars-in-identifiers}.  @xref{fdollars-in-identifiers}.
3824 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3826 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3827 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3828 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3829 same column as it did in the original source file.
3831 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3833 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3834 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3835 values they would have on the target machine.
3837 The compiler values a multi-character character constant a character
3838 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3839 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3840 character truncated to the width of a target character.  The final
3841 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3842 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3843 change from versions 3.1 and earlier of GCC)@.  If there are more
3844 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3845 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3846 ignored.
3848 For example, @code{'ab'} for a target with an 8-bit @code{char} would be
3849 interpreted as @w{@samp{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3850 'b')}}, and @code{'\234a'} as @w{@samp{(int) ((unsigned char) '\234' *
3851 256 + (unsigned char) 'a')}}.
3853 @item Source file inclusion.
3855 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3856 @ref{Include Operation}.
3858 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3859 @samp{#include} directive.
3861 @xref{Computed Includes}.
3863 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3864 results in a standard pragma.
3866 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3867 question does not arise.
3869 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3870 pragmas.
3872 @end itemize
3874 @node Implementation limits
3875 @section Implementation limits
3876 @cindex implementation limits
3878 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3879 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3880 and all the others known.  It is intended that there should be as few limits
3881 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3882 please report that as a bug.  @xref{Bugs, , Reporting Bugs, gcc, Using
3883 the GNU Compiler Collection (GCC)}.
3885 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3886 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3887 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3888 therefore depend on many things, such as the size of other things
3889 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3890 consumed by other processes on the same computer, etc.
3892 @itemize @bullet
3894 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
3896 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
3897 The standard requires at least 15 levels.
3899 @item Nesting levels of conditional inclusion.
3901 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
3902 available memory.
3904 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
3906 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
3907 conditional expressions, it is limited only by available memory.
3909 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
3911 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
3912 requires only that the first 63 be significant.
3914 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
3916 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
3917 by available memory.
3919 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
3921 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
3922 required by the standard is 127.
3924 @item Number of characters on a logical source line.
3926 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
3927 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
3928 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
3930 @item Maximum size of a source file.
3932 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
3933 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
3934 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
3935 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
3936 may not be a limitation.
3938 @end itemize
3940 @node Obsolete Features
3941 @section Obsolete Features
3943 CPP has a number of features which are present mainly for
3944 compatibility with older programs.  We discourage their use in new code.
3945 In some cases, we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
3947 @menu
3948 * Assertions::
3949 * Obsolete once-only headers::
3950 @end menu
3952 @node Assertions
3953 @subsection Assertions
3954 @cindex assertions
3956 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
3957 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
3958 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
3959 define them with preprocessing directives or command-line options.
3961 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
3962 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
3963 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
3964 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
3965 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
3966 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
3967 all.
3969 @cindex predicates
3970 An assertion looks like this:
3972 @smallexample
3973 #@var{predicate} (@var{answer})
3974 @end smallexample
3976 @noindent
3977 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
3978 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
3979 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
3980 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
3981 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
3982 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
3983 answer.
3985 @cindex testing predicates
3986 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
3987 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
3988 asserted as an answer for @code{machine}.
3990 @smallexample
3991 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
3992 @end smallexample
3994 @noindent
3995 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
3996 omitting the answer in the conditional:
3998 @smallexample
3999 #if #machine
4000 @end smallexample
4002 @findex #assert
4003 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
4004 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
4005 identifies assertions in conditionals.
4007 @smallexample
4008 #assert @var{predicate} (@var{answer})
4009 @end smallexample
4011 @noindent
4012 You may make several assertions with the same predicate and different
4013 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
4014 same predicate.  All the answers for any given predicate are
4015 simultaneously true.
4017 @cindex assertions, canceling
4018 @findex #unassert
4019 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
4020 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
4021 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
4022 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
4023 leaving out the answer:
4025 @smallexample
4026 #unassert @var{predicate}
4027 @end smallexample
4029 @noindent
4030 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
4031 no effect.
4033 You can also make or cancel assertions using command line options.
4034 @xref{Invocation}.
4036 @node Obsolete once-only headers
4037 @subsection Obsolete once-only headers
4039 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
4040 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef},
4041 and we recommend you do not use them in new programs.
4043 @findex #import
4044 In the Objective-C language, there is a variant of @samp{#include}
4045 called @samp{#import} which includes a file, but does so at most once.
4046 If you use @samp{#import} instead of @samp{#include}, then you don't
4047 need the conditionals inside the header file to prevent multiple
4048 inclusion of the contents.  GCC permits the use of @samp{#import} in C
4049 and C++ as well as Objective-C@.  However, it is not in standard C or C++
4050 and should therefore not be used by portable programs.
4052 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
4053 a header file to know that it should only be included once.  It is much
4054 better for the header file's implementor to write the file so that users
4055 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
4056 this goal.
4058 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
4059 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
4060 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
4061 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
4063 Another way to prevent a header file from being included more than once
4064 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
4065 seen when scanning a header file, that file will never be read again, no
4066 matter what.
4068 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
4069 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
4070 in a portable program.
4072 @node Differences from previous versions
4073 @section Differences from previous versions
4074 @cindex differences from previous versions
4076 This section details behavior which has changed from previous versions
4077 of CPP@.  We do not plan to change it again in the near future, but
4078 we do not promise not to, either.
4080 The ``previous versions'' discussed here are 2.95 and before.  The
4081 behavior of GCC 3.0 is mostly the same as the behavior of the widely
4082 used 2.96 and 2.97 development snapshots.  Where there are differences,
4083 they generally represent bugs in the snapshots.
4085 @itemize @bullet
4087 @item -I- deprecated
4089 This option has been deprecated in 4.0.  @option{-iquote} is meant to
4090 replace the need for this option.
4092 @item Order of evaluation of @samp{#} and @samp{##} operators
4094 The standard does not specify the order of evaluation of a chain of
4095 @samp{##} operators, nor whether @samp{#} is evaluated before, after, or
4096 at the same time as @samp{##}.  You should therefore not write any code
4097 which depends on any specific ordering.  It is possible to guarantee an
4098 ordering, if you need one, by suitable use of nested macros.
4100 An example of where this might matter is pasting the arguments @samp{1},
4101 @samp{e} and @samp{-2}.  This would be fine for left-to-right pasting,
4102 but right-to-left pasting would produce an invalid token @samp{e-2}.
4104 GCC 3.0 evaluates @samp{#} and @samp{##} at the same time and strictly
4105 left to right.  Older versions evaluated all @samp{#} operators first,
4106 then all @samp{##} operators, in an unreliable order.
4108 @item The form of whitespace between tokens in preprocessor output
4110 @xref{Preprocessor Output}, for the current textual format.  This is
4111 also the format used by stringification.  Normally, the preprocessor
4112 communicates tokens directly to the compiler's parser, and whitespace
4113 does not come up at all.
4115 Older versions of GCC preserved all whitespace provided by the user and
4116 inserted lots more whitespace of their own, because they could not
4117 accurately predict when extra spaces were needed to prevent accidental
4118 token pasting.
4120 @item Optional argument when invoking rest argument macros
4122 As an extension, GCC permits you to omit the variable arguments entirely
4123 when you use a variable argument macro.  This is forbidden by the 1999 C
4124 standard, and will provoke a pedantic warning with GCC 3.0.  Previous
4125 versions accepted it silently.
4127 @item @samp{##} swallowing preceding text in rest argument macros
4129 Formerly, in a macro expansion, if @samp{##} appeared before a variable
4130 arguments parameter, and the set of tokens specified for that argument
4131 in the macro invocation was empty, previous versions of CPP would
4132 back up and remove the preceding sequence of non-whitespace characters
4133 (@strong{not} the preceding token).  This extension is in direct
4134 conflict with the 1999 C standard and has been drastically pared back.
4136 In the current version of the preprocessor, if @samp{##} appears between
4137 a comma and a variable arguments parameter, and the variable argument is
4138 omitted entirely, the comma will be removed from the expansion.  If the
4139 variable argument is empty, or the token before @samp{##} is not a
4140 comma, then @samp{##} behaves as a normal token paste.
4142 @item @samp{#line} and @samp{#include}
4144 The @samp{#line} directive used to change GCC's notion of the
4145 ``directory containing the current file'', used by @samp{#include} with
4146 a double-quoted header file name.  In 3.0 and later, it does not.
4147 @xref{Line Control}, for further explanation.
4149 @item Syntax of @samp{#line}
4151 In GCC 2.95 and previous, the string constant argument to @samp{#line}
4152 was treated the same way as the argument to @samp{#include}: backslash
4153 escapes were not honored, and the string ended at the second @samp{"}.
4154 This is not compliant with the C standard.  In GCC 3.0, an attempt was
4155 made to correct the behavior, so that the string was treated as a real
4156 string constant, but it turned out to be buggy.  In 3.1, the bugs have
4157 been fixed.  (We are not fixing the bugs in 3.0 because they affect
4158 relatively few people and the fix is quite invasive.)
4160 @end itemize
4162 @node Invocation
4163 @chapter Invocation
4164 @cindex invocation
4165 @cindex command line
4167 Most often when you use the C preprocessor you will not have to invoke it
4168 explicitly: the C compiler will do so automatically.  However, the
4169 preprocessor is sometimes useful on its own.  All the options listed
4170 here are also acceptable to the C compiler and have the same meaning,
4171 except that the C compiler has different rules for specifying the output
4172 file.
4174 @emph{Note:} Whether you use the preprocessor by way of @command{gcc}
4175 or @command{cpp}, the @dfn{compiler driver} is run first.  This
4176 program's purpose is to translate your command into invocations of the
4177 programs that do the actual work.  Their command line interfaces are
4178 similar but not identical to the documented interface, and may change
4179 without notice.
4181 @ignore
4182 @c man begin SYNOPSIS
4183 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4184     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-iquote}@var{dir}@dots{}]
4185     [@option{-W}@var{warn}@dots{}]
4186     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4187     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}]
4188     [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4189     [@option{-P}] [@option{-fno-working-directory}]
4190     [@option{-x} @var{language}] [@option{-std=}@var{standard}]
4191     @var{infile} @var{outfile}
4193 Only the most useful options are listed here; see below for the remainder.
4194 @c man end
4195 @c man begin SEEALSO
4196 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4197 gcc(1), as(1), ld(1), and the Info entries for @file{cpp}, @file{gcc}, and
4198 @file{binutils}.
4199 @c man end
4200 @end ignore
4202 @c man begin OPTIONS
4203 The C preprocessor expects two file names as arguments, @var{infile} and
4204 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4205 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4206 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4208 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4209 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4210 means to write to standard output.  Also, if either file is omitted, it
4211 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4213 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4214 which take an argument may have that argument appear either immediately
4215 after the option, or with a space between option and argument:
4216 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4218 @cindex grouping options
4219 @cindex options, grouping
4220 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4221 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4222 @w{@samp{-d -M}}.
4224 @cindex options
4225 @include cppopts.texi
4226 @c man end
4228 @node Environment Variables
4229 @chapter Environment Variables
4230 @cindex environment variables
4231 @c man begin ENVIRONMENT
4233 This section describes the environment variables that affect how CPP
4234 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4235 when searching for include files, or to control dependency output.
4237 Note that you can also specify places to search using options such as
4238 @option{-I}, and control dependency output with options like
4239 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4240 environment variables, which in turn take precedence over the
4241 configuration of GCC@.
4243 @include cppenv.texi
4244 @c man end
4246 @page
4247 @include fdl.texi
4249 @page
4250 @node Index of Directives
4251 @unnumbered Index of Directives
4252 @printindex fn
4254 @node Option Index
4255 @unnumbered Option Index
4256 @noindent
4257 CPP's command line options and environment variables are indexed here
4258 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4259 @printindex op
4261 @page
4262 @node Concept Index
4263 @unnumbered Concept Index
4264 @printindex cp
4266 @bye