introduce --enable-large-address-aware
[official-gcc.git] / gcc / doc / cpp.texi
blob53455741fd9778b8bf8df118f975020d3324c300
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{} 1987-2018 Free Software Foundation, Inc.
15 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
16 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or
17 any later version published by the Free Software Foundation.  A copy of
18 the license is included in the
19 @c man end
20 section entitled ``GNU Free Documentation License''.
21 @ignore
22 @c man begin COPYRIGHT
23 man page gfdl(7).
24 @c man end
25 @end ignore
27 @c man begin COPYRIGHT
28 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
29 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
31 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
33      A GNU Manual
35 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
37      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
38      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
39      funds for GNU development.
40 @c man end
41 @end copying
43 @c Create a separate index for command line options.
44 @defcodeindex op
45 @syncodeindex vr op
47 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
48 @set cppmanual
50 @ifinfo
51 @dircategory Software development
52 @direntry
53 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
54 @end direntry
55 @end ifinfo
57 @titlepage
58 @title The C Preprocessor
59 @versionsubtitle
60 @author Richard M. Stallman, Zachary Weinberg
61 @page
62 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
63 @c override it.
64 @vskip 0pt plus 1filll
65 @insertcopying
66 @end titlepage
67 @contents
68 @page
70 @ifnottex
71 @node Top
72 @top
73 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
74 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
75 useful on its own.
77 @menu
78 * Overview::
79 * Header Files::
80 * Macros::
81 * Conditionals::
82 * Diagnostics::
83 * Line Control::
84 * Pragmas::
85 * Other Directives::
86 * Preprocessor Output::
87 * Traditional Mode::
88 * Implementation Details::
89 * Invocation::
90 * Environment Variables::
91 * GNU Free Documentation License::
92 * Index of Directives::
93 * Option Index::
94 * Concept Index::
96 @detailmenu
97  --- The Detailed Node Listing ---
99 Overview
101 * Character sets::
102 * Initial processing::
103 * Tokenization::
104 * The preprocessing language::
106 Header Files
108 * Include Syntax::
109 * Include Operation::
110 * Search Path::
111 * Once-Only Headers::
112 * Alternatives to Wrapper #ifndef::
113 * Computed Includes::
114 * Wrapper Headers::
115 * System Headers::
117 Macros
119 * Object-like Macros::
120 * Function-like Macros::
121 * Macro Arguments::
122 * Stringizing::
123 * Concatenation::
124 * Variadic Macros::
125 * Predefined Macros::
126 * Undefining and Redefining Macros::
127 * Directives Within Macro Arguments::
128 * Macro Pitfalls::
130 Predefined Macros
132 * Standard Predefined Macros::
133 * Common Predefined Macros::
134 * System-specific Predefined Macros::
135 * C++ Named Operators::
137 Macro Pitfalls
139 * Misnesting::
140 * Operator Precedence Problems::
141 * Swallowing the Semicolon::
142 * Duplication of Side Effects::
143 * Self-Referential Macros::
144 * Argument Prescan::
145 * Newlines in Arguments::
147 Conditionals
149 * Conditional Uses::
150 * Conditional Syntax::
151 * Deleted Code::
153 Conditional Syntax
155 * Ifdef::
156 * If::
157 * Defined::
158 * Else::
159 * Elif::
161 Implementation Details
163 * Implementation-defined behavior::
164 * Implementation limits::
165 * Obsolete Features::
167 Obsolete Features
169 * Obsolete Features::
171 @end detailmenu
172 @end menu
174 @insertcopying
175 @end ifnottex
177 @node Overview
178 @chapter Overview
179 @c man begin DESCRIPTION
180 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
181 that is used automatically by the C compiler to transform your program
182 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
183 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
184 constructs.
186 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
187 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
188 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
189 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
190 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
191 preserving characteristics of the input which are not significant to
192 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
193 will be removed, and the Makefile will not work.
195 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
196 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
197 (Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
198 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
199 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
200 instead of native language comments, and keeping macros simple.
202 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
203 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
204 facilities.  Most high level programming languages have their own
205 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
206 try a true general text processor, such as GNU M4.
208 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
209 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
210 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
211 few things required by the standard.  These are features which are
212 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
213 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
214 you should use the @option{-std=c90}, @option{-std=c99},
215 @option{-std=c11} or @option{-std=c17} options, depending
216 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
217 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
219 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
220 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
221 behavior does not conflict with traditional semantics, the
222 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
223 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
224 Mode}.
226 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
227 manual refer to GNU CPP@.
228 @c man end
230 @menu
231 * Character sets::
232 * Initial processing::
233 * Tokenization::
234 * The preprocessing language::
235 @end menu
237 @node Character sets
238 @section Character sets
240 Source code character set processing in C and related languages is
241 rather complicated.  The C standard discusses two character sets, but
242 there are really at least four.
244 The files input to CPP might be in any character set at all.  CPP's
245 very first action, before it even looks for line boundaries, is to
246 convert the file into the character set it uses for internal
247 processing.  That set is what the C standard calls the @dfn{source}
248 character set.  It must be isomorphic with ISO 10646, also known as
249 Unicode.  CPP uses the UTF-8 encoding of Unicode.
251 The character sets of the input files are specified using the
252 @option{-finput-charset=} option.
254 All preprocessing work (the subject of the rest of this manual) is
255 carried out in the source character set.  If you request textual
256 output from the preprocessor with the @option{-E} option, it will be
257 in UTF-8.
259 After preprocessing is complete, string and character constants are
260 converted again, into the @dfn{execution} character set.  This
261 character set is under control of the user; the default is UTF-8,
262 matching the source character set.  Wide string and character
263 constants have their own character set, which is not called out
264 specifically in the standard.  Again, it is under control of the user.
265 The default is UTF-16 or UTF-32, whichever fits in the target's
266 @code{wchar_t} type, in the target machine's byte
267 order.@footnote{UTF-16 does not meet the requirements of the C
268 standard for a wide character set, but the choice of 16-bit
269 @code{wchar_t} is enshrined in some system ABIs so we cannot fix
270 this.}  Octal and hexadecimal escape sequences do not undergo
271 conversion; @t{'\x12'} has the value 0x12 regardless of the currently
272 selected execution character set.  All other escapes are replaced by
273 the character in the source character set that they represent, then
274 converted to the execution character set, just like unescaped
275 characters.
277 In identifiers, characters outside the ASCII range can only be
278 specified with the @samp{\u} and @samp{\U} escapes, not used
279 directly.  If strict ISO C90 conformance is specified with an option
280 such as @option{-std=c90}, or @option{-fno-extended-identifiers} is
281 used, then those escapes are not permitted in identifiers.
283 @node Initial processing
284 @section Initial processing
286 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
287 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
288 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
289 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
290 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
291 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
292 standard.
294 @enumerate
295 @item
296 @cindex line endings
297 The input file is read into memory and broken into lines.
299 Different systems use different conventions to indicate the end of a
300 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
301 LF}} and @kbd{CR} as end-of-line markers.  These are the canonical
302 sequences used by Unix, DOS and VMS, and the classic Mac OS (before
303 OSX) respectively.  You may therefore safely copy source code written
304 on any of those systems to a different one and use it without
305 conversion.  (GCC may lose track of the current line number if a file
306 doesn't consistently use one convention, as sometimes happens when it
307 is edited on computers with different conventions that share a network
308 file system.)
310 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
311 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
312 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
313 warning message.
315 @item
316 @cindex trigraphs
317 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
318 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
319 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
320 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
321 converts them.
323 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
324 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
325 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
326 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
327 constant for a newline.
329 Trigraphs are not popular and many compilers implement them
330 incorrectly.  Portable code should not rely on trigraphs being either
331 converted or ignored.  With @option{-Wtrigraphs} GCC will warn you
332 when a trigraph may change the meaning of your program if it were
333 converted.  @xref{Wtrigraphs}.
335 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks
336 from being confused with a trigraph by inserting a backslash between
337 the question marks, or by separating the string literal at the
338 trigraph and making use of string literal concatenation.  @t{"(??\?)"}
339 is the string @samp{(???)}, not @samp{(?]}.  Traditional C compilers
340 do not recognize these idioms.
342 The nine trigraphs and their replacements are
344 @smallexample
345 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
346 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
347 @end smallexample
349 @item
350 @cindex continued lines
351 @cindex backslash-newline
352 Continued lines are merged into one long line.
354 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
355 backslash is removed and the following line is joined with the current
356 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
357 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
358 only at white space.)
360 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
361 @dfn{backslash-newline}.
363 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
364 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
365 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
366 line, GCC will warn you about it.
368 @item
369 @cindex comments
370 @cindex line comments
371 @cindex block comments
372 All comments are replaced with single spaces.
374 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
375 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
376 nest:
378 @smallexample
379 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
380 @end smallexample
382 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
383 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
384 because they would end in the same place anyway.
386 @smallexample
387 // @r{this is} // @r{one comment}
388 @r{text outside comment}
389 @end smallexample
390 @end enumerate
392 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
394 @smallexample
395 @group
396 /* @r{block comment}
397    // @r{contains line comment}
398    @r{yet more comment}
399  */ @r{outside comment}
401 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
402 @end group
403 @end smallexample
405 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
406 comment.
408 @smallexample
409 @group
410  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
411     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
412 @end group
413 @end smallexample
415 Comments are not recognized within string literals.
416 @t{@w{"/* blah */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not
417 an empty string.
419 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
420 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
421 of the C standard, they are an official part of the language.
423 Since these transformations happen before all other processing, you can
424 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
425 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
426 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
427 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
428 For example:
430 @smallexample
431 @group
434 */ # /*
435 */ defi\
436 ne FO\
437 O 10\
439 @end group
440 @end smallexample
442 @noindent
443 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
444 extremely confusing and should not be used in code intended to be
445 readable.
447 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
448 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
449 program, however.
451 @node Tokenization
452 @section Tokenization
454 @cindex tokens
455 @cindex preprocessing tokens
456 After the textual transformations are finished, the input file is
457 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
458 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
459 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
460 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
461 but it is often necessary to avoid ambiguities.
463 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
464 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
465 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
466 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
467 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
468 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
469 could not.
471 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
472 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
473 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
475 @smallexample
476 @group
477 #define foo() bar
478 foo()baz
479      @expansion{} bar baz
480 @emph{not}
481      @expansion{} barbaz
482 @end group
483 @end smallexample
485 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
486 preprocessing token becomes one compiler token.
488 @cindex identifiers
489 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
490 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
491 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
492 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
493 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
494 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
495 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
496 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
498 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
499 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
500 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
502 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
503 part of the ``basic source character set'', at the implementation's
504 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
505 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
506 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  GCC only accepts such
507 characters in the @samp{\u} and @samp{\U} forms.
509 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
510 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
511 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
512 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
513 option.  @xref{Invocation}.
515 @cindex numbers
516 @cindex preprocessing numbers
517 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
518 category includes all the normal integer and floating point constants
519 one expects of C, but also a number of other things one might not
520 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
521 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
522 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
523 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
524 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
525 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are 
526 used for hexadecimal floating-point constants.)
528 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
529 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
530 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
531 which is complicated.  The definition also permits you to split an
532 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
533 pasted back together with the @samp{##} operator.
535 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
536 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
537 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
538 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
539 might have intended.
541 @cindex string literals
542 @cindex string constants
543 @cindex character constants
544 @cindex header file names
545 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
546 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
547 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
548 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
549 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
550 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
551 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
552 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
553 the length of a character constant, but the value of a character
554 constant that contains more than one character is
555 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
557 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
558 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
559 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
560 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
561 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
562 Operation}.
564 No string literal may extend past the end of a line.  You may use continued
565 lines instead, or string constant concatenation.
567 @cindex punctuators
568 @cindex digraphs
569 @cindex alternative tokens
570 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
571 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
572 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
573 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
574 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
575 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
576 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
577 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
578 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
579 their corresponding normal punctuators are:
581 @smallexample
582 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
583 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
584 @end smallexample
586 @cindex other tokens
587 Any other single character is considered ``other''.  It is passed on to
588 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
589 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
590 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
591 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
592 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
593 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
594 implementation.  This will change when proper support for international
595 character sets is added to GCC@.
597 NUL is a special case because of the high probability that its
598 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
599 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
600 silently ignored, just as any other character would be.  In running
601 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
602 have the same meaning.
604 @smallexample
605 #define X^@@1
606 #define X 1
607 @end smallexample
609 @noindent
610 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
611 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
612 warning message.
614 @node The preprocessing language
615 @section The preprocessing language
616 @cindex directives
617 @cindex preprocessing directives
618 @cindex directive line
619 @cindex directive name
621 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
622 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
623 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
624 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
625 what most people think of as the preprocessor's job.
627 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
628 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
630 @itemize @bullet
631 @item
632 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
633 substituted into your program.
635 @item
636 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
637 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
638 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
639 automatically defined for you.
641 @item
642 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
643 program according to various conditions.
645 @item
646 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
647 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
648 control to inform the compiler where each source line originally came
649 from.
651 @item
652 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
653 or warnings.
654 @end itemize
656 There are a few more, less useful, features.
658 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
659 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
660 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
661 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
662 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
663 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
664 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
665 the directive that defines a macro.
667 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
668 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
669 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
670 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
672 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
673 preprocessing directives.
675 Some directives require arguments; these make up the rest of the
676 directive line and must be separated from the directive name by
677 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
678 name and the intended expansion of the macro.
680 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
681 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
682 which extends past the end of the line.  In either case, when the
683 directive is processed, the continuations have already been merged with
684 the first line to make one long line.
686 @node Header Files
687 @chapter Header Files
689 @cindex header file
690 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
691 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
692 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
693 C preprocessing directive @samp{#include}.
695 Header files serve two purposes.
697 @itemize @bullet
698 @item
699 @cindex system header files
700 System header files declare the interfaces to parts of the operating
701 system.  You include them in your program to supply the definitions and
702 declarations you need to invoke system calls and libraries.
704 @item
705 Your own header files contain declarations for interfaces between the
706 source files of your program.  Each time you have a group of related
707 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
708 several different source files, it is a good idea to create a header
709 file for them.
710 @end itemize
712 Including a header file produces the same results as copying the header
713 file into each source file that needs it.  Such copying would be
714 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
715 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
716 can be changed in one place, and programs that include the header file
717 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
718 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
719 as the risk that a failure to find one copy will result in
720 inconsistencies within a program.
722 In C, the usual convention is to give header files names that end with
723 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
724 underscores in header file names, and at most one dot.
726 @menu
727 * Include Syntax::
728 * Include Operation::
729 * Search Path::
730 * Once-Only Headers::
731 * Alternatives to Wrapper #ifndef::
732 * Computed Includes::
733 * Wrapper Headers::
734 * System Headers::
735 @end menu
737 @node Include Syntax
738 @section Include Syntax
740 @findex #include
741 Both user and system header files are included using the preprocessing
742 directive @samp{#include}.  It has two variants:
744 @table @code
745 @item #include <@var{file}>
746 This variant is used for system header files.  It searches for a file
747 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
748 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
750 @item #include "@var{file}"
751 This variant is used for header files of your own program.  It
752 searches for a file named @var{file} first in the directory containing
753 the current file, then in the quote directories and then the same
754 directories used for @code{<@var{file}>}.  You can prepend directories
755 to the list of quote directories with the @option{-iquote} option.
756 @end table
758 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
759 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
760 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
761 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
763 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
764 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
765 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
766 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
767 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
768 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
769 to use only @samp{/}.)
771 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
772 after the file name.
774 @node Include Operation
775 @section Include Operation
777 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
778 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
779 current file.  The output from the preprocessor contains the output
780 already generated, followed by the output resulting from the included
781 file, followed by the output that comes from the text after the
782 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
783 @file{header.h} as follows,
785 @smallexample
786 char *test (void);
787 @end smallexample
789 @noindent
790 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
791 like this,
793 @smallexample
794 int x;
795 #include "header.h"
798 main (void)
800   puts (test ());
802 @end smallexample
804 @noindent
805 the compiler will see the same token stream as it would if
806 @file{program.c} read
808 @smallexample
809 int x;
810 char *test (void);
813 main (void)
815   puts (test ());
817 @end smallexample
819 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
820 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
821 included from another file.  The include file could even contain the
822 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
823 the end of a statement that was started in the including file.  However,
824 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
825 literals which have not been closed by the end of an included file are
826 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
827 the file.
829 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
830 syntactic units---function declarations or definitions, type
831 declarations, etc.
833 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
834 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
835 final newline.
837 @node Search Path
838 @section Search Path
840 By default, the preprocessor looks for header files included by the quote
841 form of the directive @code{@w{#include "@var{file}"}} first relative to
842 the directory of the current file, and then in a preconfigured list 
843 of standard system directories.  
844 For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
845 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
846 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
848 For the angle-bracket form @code{@w{#include <@var{file}>}}, the
849 preprocessor's default behavior is to look only in the standard system
850 directories.  The exact search directory list depends on the target
851 system, how GCC is configured, and where it is installed.  You can
852 find the default search directory list for your version of CPP by
853 invoking it with the @option{-v} option.  For example,
855 @smallexample
856 cpp -v /dev/null -o /dev/null
857 @end smallexample
859 There are a number of command-line options you can use to add
860 additional directories to the search path.  
861 The most commonly-used option is @option{-I@var{dir}}, which causes 
862 @var{dir} to be searched after the current directory (for the quote 
863 form of the directive) and ahead of the standard system directories.
864 You can specify multiple @option{-I} options on the command line, 
865 in which case the directories are searched in left-to-right order.
867 If you need separate control over the search paths for the quote and 
868 angle-bracket forms of the @samp{#include} directive, you can use the
869 @option{-iquote} and/or @option{-isystem} options instead of @option{-I}.
870 @xref{Invocation}, for a detailed description of these options, as 
871 well as others that are less generally useful.
873 If you specify other options on the command line, such as @option{-I},
874 that affect where the preprocessor searches for header files, the
875 directory list printed by the @option{-v} option reflects the actual
876 search path used by the preprocessor.
878 Note that you can also prevent the preprocessor from searching any of
879 the default system header directories with the @option{-nostdinc}
880 option.  This is useful when you are compiling an operating system
881 kernel or some other program that does not use the standard C library
882 facilities, or the standard C library itself.
884 @node Once-Only Headers
885 @section Once-Only Headers
886 @cindex repeated inclusion
887 @cindex including just once
888 @cindex wrapper @code{#ifndef}
890 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
891 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
892 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
893 it will certainly waste time.
895 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
896 of the file in a conditional, like this:
898 @smallexample
899 @group
900 /* File foo.  */
901 #ifndef FILE_FOO_SEEN
902 #define FILE_FOO_SEEN
904 @var{the entire file}
906 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
907 @end group
908 @end smallexample
910 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
911 When the header is included again, the conditional will be false,
912 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
913 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
914 twice.
916 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
917 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
918 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
919 not bother to rescan the file at all.
921 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
922 this optimization.
924 @cindex controlling macro
925 @cindex guard macro
926 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
927 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
928 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
929 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
930 file, the macro name should contain the name of the file and some
931 additional text, to avoid conflicts with other header files.
933 @node Alternatives to Wrapper #ifndef
934 @section Alternatives to Wrapper #ifndef
936 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
937 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef}
938 and we recommend you do not use them in new programs, with the caveat
939 that @samp{#import} is standard practice in Objective-C.
941 @findex #import
942 CPP supports a variant of @samp{#include} called @samp{#import} which
943 includes a file, but does so at most once.  If you use @samp{#import}
944 instead of @samp{#include}, then you don't need the conditionals
945 inside the header file to prevent multiple inclusion of the contents.
946 @samp{#import} is standard in Objective-C, but is considered a
947 deprecated extension in C and C++.
949 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
950 a header file to know that it should only be included once.  It is much
951 better for the header file's implementor to write the file so that users
952 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
953 this goal.
955 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
956 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
957 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
958 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
960 Another way to prevent a header file from being included more than once
961 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
962 seen when scanning a header file, that file will never be read again, no
963 matter what.
965 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
966 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
967 in a portable program.
969 @node Computed Includes
970 @section Computed Includes
971 @cindex computed includes
972 @cindex macros in include
974 Sometimes it is necessary to select one of several different header
975 files to be included into your program.  They might specify
976 configuration parameters to be used on different sorts of operating
977 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
979 @smallexample
980 #if SYSTEM_1
981 # include "system_1.h"
982 #elif SYSTEM_2
983 # include "system_2.h"
984 #elif SYSTEM_3
985 @dots{}
986 #endif
987 @end smallexample
989 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
990 ability to use a macro for the header name.  This is called a
991 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
992 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
994 @smallexample
995 #define SYSTEM_H "system_1.h"
996 @dots{}
997 #include SYSTEM_H
998 @end smallexample
1000 @noindent
1001 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
1002 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
1003 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
1004 @option{-D} option.
1006 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
1007 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
1008 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
1009 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
1010 if you use double-quote includes, which are close enough to string
1011 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
1013 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
1014 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
1015 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
1016 like running text would be.
1018 If the line expands to a single string constant, the contents of that
1019 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
1020 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
1021 escapes in the string.  Therefore
1023 @smallexample
1024 #define HEADER "a\"b"
1025 #include HEADER
1026 @end smallexample
1028 @noindent
1029 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
1030 to the rules for double-quoted includes.
1032 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
1033 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
1034 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
1035 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
1036 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
1037 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
1038 according to the rules for angle-bracket includes.
1040 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
1041 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
1042 if the result of expansion does not match either of the two expected
1043 forms.
1045 These rules are implementation-defined behavior according to the C
1046 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1047 computed includes differently, we recommend you use only a single
1048 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1049 minimize confusion for people reading your program.
1051 @node Wrapper Headers
1052 @section Wrapper Headers
1053 @cindex wrapper headers
1054 @cindex overriding a header file
1055 @findex #include_next
1057 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1058 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1059 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1060 a new header file with the same name and insert it in the search path
1061 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1062 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1063 the old header from the new one?
1065 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1066 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1067 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1068 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1070 You could include the old header with an absolute pathname:
1071 @smallexample
1072 #include "/usr/include/old-header.h"
1073 @end smallexample
1074 @noindent
1075 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1076 would have to edit the new headers to match.
1078 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1079 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1080 @emph{next} file with this name''.  This directive works like
1081 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1082 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1083 in which the current file was found.
1085 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1086 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1087 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1088 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1089 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1090 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1092 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1093 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1094 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1095 file named, starting with the directory in the search path after the one
1096 where the current file was found.
1098 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1099 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1100 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1101 program; it should be used only to make global corrections along the
1102 lines of @command{fixincludes}.
1104 @node System Headers
1105 @section System Headers
1106 @cindex system header files
1108 The header files declaring interfaces to the operating system and
1109 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1110 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1111 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1112 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1113 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1114 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1115 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1116 because of code in macros defined in system headers.
1118 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1119 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1120 There are, however, two ways to make normal headers into system headers:
1122 @itemize @bullet
1123 @item
1124 Header files found in directories added to the search path with the 
1125 @option{-isystem} and @option{-idirafter} command-line options are 
1126 treated as system headers for the purposes of diagnostics.
1128 @item
1129 @findex #pragma GCC system_header
1130 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1131 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1132 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1133 @samp{#pragma} in the file is not affected.  @code{@w{#pragma GCC
1134 system_header}} has no effect in the primary source file.
1135 @end itemize
1137 @node Macros
1138 @chapter Macros
1140 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1141 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1142 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1143 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1144 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1146 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1147 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1148 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1149 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1150 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1151 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1152 macros when you are compiling C++.
1154 @menu
1155 * Object-like Macros::
1156 * Function-like Macros::
1157 * Macro Arguments::
1158 * Stringizing::
1159 * Concatenation::
1160 * Variadic Macros::
1161 * Predefined Macros::
1162 * Undefining and Redefining Macros::
1163 * Directives Within Macro Arguments::
1164 * Macro Pitfalls::
1165 @end menu
1167 @node Object-like Macros
1168 @section Object-like Macros
1169 @cindex object-like macro
1170 @cindex symbolic constants
1171 @cindex manifest constants
1173 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1174 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1175 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1176 symbolic names to numeric constants.
1178 @findex #define
1179 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1180 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1181 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1182 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1184 @smallexample
1185 #define BUFFER_SIZE 1024
1186 @end smallexample
1188 @noindent
1189 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1190 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1191 there comes a C statement of the form
1193 @smallexample
1194 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1195 @end smallexample
1197 @noindent
1198 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1199 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1200 if you had written
1202 @smallexample
1203 foo = (char *) malloc (1024);
1204 @end smallexample
1206 By convention, macro names are written in uppercase.  Programs are
1207 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1208 macros.
1210 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1211 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1212 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1213 come out on one line.  For example,
1215 @smallexample
1216 #define NUMBERS 1, \
1217                 2, \
1218                 3
1219 int x[] = @{ NUMBERS @};
1220      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1221 @end smallexample
1223 @noindent
1224 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1225 in error messages.
1227 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1228 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1229 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1230 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1232 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1233 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1234 to the C preprocessor
1236 @smallexample
1237 foo = X;
1238 #define X 4
1239 bar = X;
1240 @end smallexample
1242 @noindent
1243 produces
1245 @smallexample
1246 foo = X;
1247 bar = 4;
1248 @end smallexample
1250 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1251 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1252 macros to expand.  For example,
1254 @smallexample
1255 @group
1256 #define TABLESIZE BUFSIZE
1257 #define BUFSIZE 1024
1258 TABLESIZE
1259      @expansion{} BUFSIZE
1260      @expansion{} 1024
1261 @end group
1262 @end smallexample
1264 @noindent
1265 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1266 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1268 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1269 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1270 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1271 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1272 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1273 more macro names.
1275 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1276 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1277 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1278 currently in effect:
1280 @smallexample
1281 #define BUFSIZE 1020
1282 #define TABLESIZE BUFSIZE
1283 #undef BUFSIZE
1284 #define BUFSIZE 37
1285 @end smallexample
1287 @noindent
1288 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1290 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1291 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1292 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1293 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1295 @node Function-like Macros
1296 @section Function-like Macros
1297 @cindex function-like macros
1299 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1300 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1301 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1302 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1304 @smallexample
1305 #define lang_init()  c_init()
1306 lang_init()
1307      @expansion{} c_init()
1308 @end smallexample
1310 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1311 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1312 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1313 name, and you wish to use the function sometimes.
1315 @smallexample
1316 extern void foo(void);
1317 #define foo() /* @r{optimized inline version} */
1318 @dots{}
1319   foo();
1320   funcptr = foo;
1321 @end smallexample
1323 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1324 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1325 be expanded, it would cause a syntax error.
1327 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1328 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1329 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1330 parentheses.
1332 @smallexample
1333 #define lang_init ()    c_init()
1334 lang_init()
1335      @expansion{} () c_init()()
1336 @end smallexample
1338 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1339 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1340 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1341 consume those parentheses.
1343 @node Macro Arguments
1344 @section Macro Arguments
1345 @cindex arguments
1346 @cindex macros with arguments
1347 @cindex arguments in macro definitions
1349 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1350 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1351 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1352 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1353 separated by commas and optionally whitespace.
1355 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1356 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1357 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1358 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1359 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1360 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1361 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1362 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1363 macro body.)
1365 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1366 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1368 @smallexample
1369 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1370   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1371   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1372   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1373 @end smallexample
1375 @noindent
1376 (In this small example you can already see several of the dangers of
1377 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1379 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1380 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1381 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1382 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1383 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1384 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1386 @smallexample
1387 macro (array[x = y, x + 1])
1388 @end smallexample
1390 @noindent
1391 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1392 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1393 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1394 code.
1396 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1397 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1398 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1399 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1400 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1401 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1402 Prescan}, for detailed discussion.
1404 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1406 @smallexample
1407   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1408 @end smallexample
1410 @noindent
1411 and then to
1413 @smallexample
1414 @group
1415 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1416  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1417  : (c))
1418 @end group
1419 @end smallexample
1421 @noindent
1422 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1424 @cindex empty macro arguments
1425 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1426 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1427 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1428 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1429 Here are some silly examples using @code{min}:
1431 @smallexample
1432 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1433 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1434 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1435 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1437 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1438 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1439 @end smallexample
1441 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1442 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1443 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1444 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1445 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1446 empty argument was required.
1448 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1449 their corresponding actual arguments.
1451 @smallexample
1452 #define foo(x) x, "x"
1453 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1454 @end smallexample
1456 @node Stringizing
1457 @section Stringizing
1458 @cindex stringizing
1459 @cindex @samp{#} operator
1461 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1462 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1463 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1464 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1465 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1466 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1467 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringizing}.
1469 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1470 stringize it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1471 string constants and stringized arguments.  The preprocessor
1472 replaces the stringized arguments with string constants.  The C
1473 compiler then combines all the adjacent string constants into one
1474 long string.
1476 Here is an example of a macro definition that uses stringizing:
1478 @smallexample
1479 @group
1480 #define WARN_IF(EXP) \
1481 do @{ if (EXP) \
1482         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1483 while (0)
1484 WARN_IF (x == 0);
1485      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1486            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1487 @end group
1488 @end smallexample
1490 @noindent
1491 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1492 @code{if} statement, and once, stringized, into the argument to
1493 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1494 @code{if} statement, but not in the string.
1496 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1497 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1498 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1499 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1501 Stringizing in C involves more than putting double-quote characters
1502 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1503 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1504 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1505 proper contents.  Thus, stringizing @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1506 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1507 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1508 stringizes to @t{"\n"}.
1510 All leading and trailing whitespace in text being stringized is
1511 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1512 converted to a single space in the stringized result.  Comments are
1513 replaced by whitespace long before stringizing happens, so they
1514 never appear in stringized text.
1516 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1518 If you want to stringize the result of expansion of a macro argument,
1519 you have to use two levels of macros.
1521 @smallexample
1522 #define xstr(s) str(s)
1523 #define str(s) #s
1524 #define foo 4
1525 str (foo)
1526      @expansion{} "foo"
1527 xstr (foo)
1528      @expansion{} xstr (4)
1529      @expansion{} str (4)
1530      @expansion{} "4"
1531 @end smallexample
1533 @code{s} is stringized when it is used in @code{str}, so it is not
1534 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1535 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1536 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1537 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1539 @node Concatenation
1540 @section Concatenation
1541 @cindex concatenation
1542 @cindex token pasting
1543 @cindex token concatenation
1544 @cindex @samp{##} operator
1546 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1547 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1548 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1549 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1550 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1551 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1552 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1553 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1554 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1555 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1556 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1557 token pasting.
1559 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1560 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1561 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1562 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1563 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1564 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1565 simply remove the @samp{##}.
1567 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1568 but you could just as well write them as one token in the first place.
1569 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1570 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1571 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1572 executes.  As with stringizing, the actual argument is not
1573 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1574 effect.
1576 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1577 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1578 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1579 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1580 comments, and you can put comments in arguments that will be
1581 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1582 end of a macro body.
1584 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1585 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1586 as follows:
1588 @smallexample
1589 @group
1590 struct command
1592   char *name;
1593   void (*function) (void);
1595 @end group
1597 @group
1598 struct command commands[] =
1600   @{ "quit", quit_command @},
1601   @{ "help", help_command @},
1602   @dots{}
1604 @end group
1605 @end smallexample
1607 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1608 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1609 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1610 constant can be created with stringizing, and the function name by
1611 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1613 @smallexample
1614 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1616 struct command commands[] =
1618   COMMAND (quit),
1619   COMMAND (help),
1620   @dots{}
1622 @end smallexample
1624 @node Variadic Macros
1625 @section Variadic Macros
1626 @cindex variable number of arguments
1627 @cindex macros with variable arguments
1628 @cindex variadic macros
1630 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1631 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1632 a function.  Here is an example:
1634 @smallexample
1635 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1636 @end smallexample
1638 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1639 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1640 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1641 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1642 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1643 have this expansion:
1645 @smallexample
1646 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1647      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1648 @end smallexample
1650 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1651 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1652 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringize the variable argument
1653 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1654 below for an important special case for @samp{##}.)
1656 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1657 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1658 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1659 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1660 The @code{eprintf} macro above could be written
1662 @smallexample
1663 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1664 @end smallexample
1666 @noindent
1667 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1668 extension in the same macro.
1670 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1671 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1673 @smallexample
1674 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1675 @end smallexample
1677 @noindent
1678 This formulation looks more descriptive, but historically it was less
1679 flexible: you had to supply at least one argument after the format
1680 string.  In standard C, you could not omit the comma separating the
1681 named argument from the variable arguments.  (Note that this
1682 restriction has been lifted in C++2a, and never existed in GNU C; see
1683 below.)
1685 Furthermore, if you left the variable argument empty, you would have
1686 gotten a syntax error, because there would have been an extra comma
1687 after the format string.
1689 @smallexample
1690 eprintf("success!\n", );
1691      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1692 @end smallexample
1694 This has been fixed in C++2a, and GNU CPP also has a pair of
1695 extensions which deal with this problem.
1697 First, in GNU CPP, and in C++ beginning in C++2a, you are allowed to
1698 leave the variable argument out entirely:
1700 @smallexample
1701 eprintf ("success!\n")
1702      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1703 @end smallexample
1705 @noindent
1706 Second, C++2a introduces the @code{@w{__VA_OPT__}} function macro.
1707 This macro may only appear in the definition of a variadic macro.  If
1708 the variable argument has any tokens, then a @code{@w{__VA_OPT__}}
1709 invocation expands to its argument; but if the variable argument does
1710 not have any tokens, the @code{@w{__VA_OPT__}} expands to nothing:
1712 @smallexample
1713 #define eprintf(format, @dots{}) \
1714   fprintf (stderr, format __VA_OPT__(,) __VA_ARGS__)
1715 @end smallexample
1717 @code{@w{__VA_OPT__}} is also available in GNU C and GNU C++.
1719 Historically, GNU CPP has also had another extension to handle the
1720 trailing comma: the @samp{##} token paste operator has a special
1721 meaning when placed between a comma and a variable argument.  Despite
1722 the introduction of @code{@w{__VA_OPT__}}, this extension remains
1723 supported in GNU CPP, for backward compatibility.  If you write
1725 @smallexample
1726 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1727 @end smallexample
1729 @noindent
1730 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1731 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1732 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1733 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1735 @smallexample
1736 eprintf ("success!\n")
1737      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1738 @end smallexample
1740 @noindent
1741 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1742 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1743 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1744 a missing argument.  
1745 CPP retains the comma when conforming to a specific C
1746 standard.  Otherwise the comma is dropped as an extension to the standard.
1748 The C standard 
1749 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1750 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1751 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1752 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1753 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1754 purpose.
1756 Likewise, C++ forbids @code{@w{__VA_OPT__}} anywhere outside the
1757 replacement list of a variadic macro.
1759 Variadic macros became a standard part of the C language with C99.  
1760 GNU CPP previously supported them
1761 with a named variable argument
1762 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}), which
1763 is still supported for backward compatibility.
1765 @node Predefined Macros
1766 @section Predefined Macros
1768 @cindex predefined macros
1769 Several object-like macros are predefined; you use them without
1770 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1771 common, and system-specific.
1773 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1774 predefined macros, but you cannot undefine them.
1776 @menu
1777 * Standard Predefined Macros::
1778 * Common Predefined Macros::
1779 * System-specific Predefined Macros::
1780 * C++ Named Operators::
1781 @end menu
1783 @node Standard Predefined Macros
1784 @subsection Standard Predefined Macros
1785 @cindex standard predefined macros.
1787 The standard predefined macros are specified by the relevant
1788 language standards, so they are available with all compilers that
1789 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1790 them.  Their names all start with double underscores.
1792 @table @code
1793 @item __FILE__
1794 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1795 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1796 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1797 input file name argument.  For example,
1798 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1799 macro.
1801 @item __LINE__
1802 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1803 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1804 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1805 new line of source code.
1806 @end table
1808 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1809 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1810 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1811 example,
1813 @smallexample
1814 fprintf (stderr, "Internal error: "
1815                  "negative string length "
1816                  "%d at %s, line %d.",
1817          length, __FILE__, __LINE__);
1818 @end smallexample
1820 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1821 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1822 that file, when processing resumes on the input file that contained
1823 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1824 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1825 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1826 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1828 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1829 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1831 C99 introduced @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1832 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1833 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1834 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1835 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1836 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1838 @table @code
1840 @item __DATE__
1841 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1842 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1843 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1844 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1846 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1847 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1848 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1850 @item __TIME__
1851 This macro expands to a string constant that describes the time at
1852 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1853 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1855 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1856 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1857 @code{"??:??:??"}.
1859 @item __STDC__
1860 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1861 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1862 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1863 preprocessor always conforms to the standard unless the
1864 @option{-traditional-cpp} option is used.
1866 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1868 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1869 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1870 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1871 processing system header files, but when processing user files
1872 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1873 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1874 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1876 @item __STDC_VERSION__
1877 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1878 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1879 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1880 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1881 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1882 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1884 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1885 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1886 the 1999 revision of the C standard; the value @code{201112L}
1887 signifies the 2011 revision of the C standard; the value
1888 @code{201710L} signifies the 2017 revision of the C standard (which is
1889 otherwise identical to the 2011 version apart from correction of
1890 defects).
1892 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1893 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1895 @item __STDC_HOSTED__
1896 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1897 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1898 facilities of the standard C library available.
1900 @item __cplusplus
1901 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1902 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1903 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1904 that it expands to a version number.  Depending on the language standard
1905 selected, the value of the macro is
1906 @code{199711L} for the 1998 C++ standard,
1907 @code{201103L} for the 2011 C++ standard,
1908 @code{201402L} for the 2014 C++ standard,
1909 @code{201703L} for the 2017 C++ standard,
1910 or an unspecified value strictly larger than @code{201703L} for the
1911 experimental languages enabled by @option{-std=c++2a} and
1912 @option{-std=gnu++2a}.
1914 @item __OBJC__
1915 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1916 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1917 by a C compiler or an Objective-C compiler.
1919 @item __ASSEMBLER__
1920 This macro is defined with value 1 when preprocessing assembly
1921 language.
1923 @end table
1925 @node Common Predefined Macros
1926 @subsection Common Predefined Macros
1927 @cindex common predefined macros
1929 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1930 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1931 which you are using GNU C or GNU Fortran.  Their names all start with
1932 double underscores.
1934 @table @code
1936 @item __COUNTER__
1937 This macro expands to sequential integral values starting from 0.  In
1938 conjunction with the @code{##} operator, this provides a convenient means to
1939 generate unique identifiers.  Care must be taken to ensure that
1940 @code{__COUNTER__} is not expanded prior to inclusion of precompiled headers
1941 which use it.  Otherwise, the precompiled headers will not be used.
1943 @item __GFORTRAN__
1944 The GNU Fortran compiler defines this.
1946 @item __GNUC__
1947 @itemx __GNUC_MINOR__
1948 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1949 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1950 preprocessor: C, C++, Objective-C and Fortran.  Their values are the major
1951 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1952 constants.  For example, GCC version @var{x}.@var{y}.@var{z}
1953 defines @code{__GNUC__} to @var{x}, @code{__GNUC_MINOR__} to @var{y},
1954 and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to @var{z}.  These
1955 macros are also defined if you invoke the preprocessor directly.
1957 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1958 by GCC, or a non-GCC compiler that claims to accept the GNU C dialects,
1959 you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1960 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1961 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1962 each time the major version is increased, the
1963 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1964 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1965 like this:
1967 @smallexample
1968 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1969 #if __GNUC__ > 3 || \
1970     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1971                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1972                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1973 @end smallexample
1975 @noindent
1976 Another approach is to use the predefined macros to
1977 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1979 @smallexample
1980 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1981                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1982                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1983 @dots{}
1984 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1985 #if GCC_VERSION > 30200
1986 @end smallexample
1988 @noindent
1989 Many people find this form easier to understand.
1991 @item __GNUG__
1992 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1993 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1995 @item __STRICT_ANSI__
1996 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1997 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C
1998 or ISO C++, was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1999 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to use only
2000 definitions found in standard C.
2002 @item __BASE_FILE__
2003 This macro expands to the name of the main input file, in the form
2004 of a C string constant.  This is the source file that was specified
2005 on the command line of the preprocessor or C compiler.
2007 @item __INCLUDE_LEVEL__
2008 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
2009 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
2010 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
2011 end of every included file.  It starts out at 0, its value within the
2012 base file specified on the command line.
2014 @item __ELF__
2015 This macro is defined if the target uses the ELF object format.
2017 @item __VERSION__
2018 This macro expands to a string constant which describes the version of
2019 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
2020 particular form, but it can be counted on to contain at least the
2021 release number.
2023 @item __OPTIMIZE__
2024 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
2025 @itemx __NO_INLINE__
2026 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
2027 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
2028 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
2029 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
2030 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
2031 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
2033 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
2034 definitions, using macros or inline functions, of system library
2035 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
2036 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
2037 are defined.  If they are defined, their value is 1.
2039 @item __GNUC_GNU_INLINE__
2040 GCC defines this macro if functions declared @code{inline} will be
2041 handled in GCC's traditional gnu90 mode.  Object files will contain
2042 externally visible definitions of all functions declared @code{inline}
2043 without @code{extern} or @code{static}.  They will not contain any
2044 definitions of any functions declared @code{extern inline}.
2046 @item __GNUC_STDC_INLINE__
2047 GCC defines this macro if functions declared @code{inline} will be
2048 handled according to the ISO C99 or later standards.  Object files will contain
2049 externally visible definitions of all functions declared @code{extern
2050 inline}.  They will not contain definitions of any functions declared
2051 @code{inline} without @code{extern}.
2053 If this macro is defined, GCC supports the @code{gnu_inline} function
2054 attribute as a way to always get the gnu90 behavior.
2056 @item __CHAR_UNSIGNED__
2057 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
2058 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
2059 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
2060 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
2062 @item __WCHAR_UNSIGNED__
2063 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
2064 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
2066 @item __REGISTER_PREFIX__
2067 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
2068 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
2069 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
2070 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
2071 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
2072 to a single @samp{%}.
2074 @item __USER_LABEL_PREFIX__
2075 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
2076 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
2077 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
2078 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
2080 This macro will have the correct definition even if
2081 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
2082 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
2083 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
2085 @item __SIZE_TYPE__
2086 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2087 @itemx __WCHAR_TYPE__
2088 @itemx __WINT_TYPE__
2089 @itemx __INTMAX_TYPE__
2090 @itemx __UINTMAX_TYPE__
2091 @itemx __SIG_ATOMIC_TYPE__
2092 @itemx __INT8_TYPE__
2093 @itemx __INT16_TYPE__
2094 @itemx __INT32_TYPE__
2095 @itemx __INT64_TYPE__
2096 @itemx __UINT8_TYPE__
2097 @itemx __UINT16_TYPE__
2098 @itemx __UINT32_TYPE__
2099 @itemx __UINT64_TYPE__
2100 @itemx __INT_LEAST8_TYPE__
2101 @itemx __INT_LEAST16_TYPE__
2102 @itemx __INT_LEAST32_TYPE__
2103 @itemx __INT_LEAST64_TYPE__
2104 @itemx __UINT_LEAST8_TYPE__
2105 @itemx __UINT_LEAST16_TYPE__
2106 @itemx __UINT_LEAST32_TYPE__
2107 @itemx __UINT_LEAST64_TYPE__
2108 @itemx __INT_FAST8_TYPE__
2109 @itemx __INT_FAST16_TYPE__
2110 @itemx __INT_FAST32_TYPE__
2111 @itemx __INT_FAST64_TYPE__
2112 @itemx __UINT_FAST8_TYPE__
2113 @itemx __UINT_FAST16_TYPE__
2114 @itemx __UINT_FAST32_TYPE__
2115 @itemx __UINT_FAST64_TYPE__
2116 @itemx __INTPTR_TYPE__
2117 @itemx __UINTPTR_TYPE__
2118 These macros are defined to the correct underlying types for the
2119 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t},
2120 @code{intmax_t}, @code{uintmax_t}, @code{sig_atomic_t}, @code{int8_t},
2121 @code{int16_t}, @code{int32_t}, @code{int64_t}, @code{uint8_t},
2122 @code{uint16_t}, @code{uint32_t}, @code{uint64_t},
2123 @code{int_least8_t}, @code{int_least16_t}, @code{int_least32_t},
2124 @code{int_least64_t}, @code{uint_least8_t}, @code{uint_least16_t},
2125 @code{uint_least32_t}, @code{uint_least64_t}, @code{int_fast8_t},
2126 @code{int_fast16_t}, @code{int_fast32_t}, @code{int_fast64_t},
2127 @code{uint_fast8_t}, @code{uint_fast16_t}, @code{uint_fast32_t},
2128 @code{uint_fast64_t}, @code{intptr_t}, and @code{uintptr_t} typedefs,
2129 respectively.  They exist to make the standard header files
2130 @file{stddef.h}, @file{stdint.h}, and @file{wchar.h} work correctly.
2131 You should not use these macros directly; instead, include the
2132 appropriate headers and use the typedefs.  Some of these macros may
2133 not be defined on particular systems if GCC does not provide a
2134 @file{stdint.h} header on those systems.
2136 @item __CHAR_BIT__
2137 Defined to the number of bits used in the representation of the
2138 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2139 numerical limits work correctly.  You should not use
2140 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2142 @item __SCHAR_MAX__
2143 @itemx __WCHAR_MAX__
2144 @itemx __SHRT_MAX__
2145 @itemx __INT_MAX__
2146 @itemx __LONG_MAX__
2147 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2148 @itemx __WINT_MAX__
2149 @itemx __SIZE_MAX__
2150 @itemx __PTRDIFF_MAX__
2151 @itemx __INTMAX_MAX__
2152 @itemx __UINTMAX_MAX__
2153 @itemx __SIG_ATOMIC_MAX__
2154 @itemx __INT8_MAX__
2155 @itemx __INT16_MAX__
2156 @itemx __INT32_MAX__
2157 @itemx __INT64_MAX__
2158 @itemx __UINT8_MAX__
2159 @itemx __UINT16_MAX__
2160 @itemx __UINT32_MAX__
2161 @itemx __UINT64_MAX__
2162 @itemx __INT_LEAST8_MAX__
2163 @itemx __INT_LEAST16_MAX__
2164 @itemx __INT_LEAST32_MAX__
2165 @itemx __INT_LEAST64_MAX__
2166 @itemx __UINT_LEAST8_MAX__
2167 @itemx __UINT_LEAST16_MAX__
2168 @itemx __UINT_LEAST32_MAX__
2169 @itemx __UINT_LEAST64_MAX__
2170 @itemx __INT_FAST8_MAX__
2171 @itemx __INT_FAST16_MAX__
2172 @itemx __INT_FAST32_MAX__
2173 @itemx __INT_FAST64_MAX__
2174 @itemx __UINT_FAST8_MAX__
2175 @itemx __UINT_FAST16_MAX__
2176 @itemx __UINT_FAST32_MAX__
2177 @itemx __UINT_FAST64_MAX__
2178 @itemx __INTPTR_MAX__
2179 @itemx __UINTPTR_MAX__
2180 @itemx __WCHAR_MIN__
2181 @itemx __WINT_MIN__
2182 @itemx __SIG_ATOMIC_MIN__
2183 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t},
2184 @code{signed short},
2185 @code{signed int}, @code{signed long}, @code{signed long long},
2186 @code{wint_t}, @code{size_t}, @code{ptrdiff_t},
2187 @code{intmax_t}, @code{uintmax_t}, @code{sig_atomic_t}, @code{int8_t},
2188 @code{int16_t}, @code{int32_t}, @code{int64_t}, @code{uint8_t},
2189 @code{uint16_t}, @code{uint32_t}, @code{uint64_t},
2190 @code{int_least8_t}, @code{int_least16_t}, @code{int_least32_t},
2191 @code{int_least64_t}, @code{uint_least8_t}, @code{uint_least16_t},
2192 @code{uint_least32_t}, @code{uint_least64_t}, @code{int_fast8_t},
2193 @code{int_fast16_t}, @code{int_fast32_t}, @code{int_fast64_t},
2194 @code{uint_fast8_t}, @code{uint_fast16_t}, @code{uint_fast32_t},
2195 @code{uint_fast64_t}, @code{intptr_t}, and @code{uintptr_t} types and
2196 to the minimum value of the @code{wchar_t}, @code{wint_t}, and
2197 @code{sig_atomic_t} types respectively.  They exist to make the
2198 standard header given numerical limits work correctly.  You should not
2199 use these macros directly; instead, include the appropriate headers.
2200 Some of these macros may not be defined on particular systems if GCC
2201 does not provide a @file{stdint.h} header on those systems.
2203 @item __INT8_C
2204 @itemx __INT16_C
2205 @itemx __INT32_C
2206 @itemx __INT64_C
2207 @itemx __UINT8_C
2208 @itemx __UINT16_C
2209 @itemx __UINT32_C
2210 @itemx __UINT64_C
2211 @itemx __INTMAX_C
2212 @itemx __UINTMAX_C
2213 Defined to implementations of the standard @file{stdint.h} macros with
2214 the same names without the leading @code{__}.  They exist the make the
2215 implementation of that header work correctly.  You should not use
2216 these macros directly; instead, include the appropriate headers.  Some
2217 of these macros may not be defined on particular systems if GCC does
2218 not provide a @file{stdint.h} header on those systems.
2220 @item __SCHAR_WIDTH__
2221 @itemx __SHRT_WIDTH__
2222 @itemx __INT_WIDTH__
2223 @itemx __LONG_WIDTH__
2224 @itemx __LONG_LONG_WIDTH__
2225 @itemx __PTRDIFF_WIDTH__
2226 @itemx __SIG_ATOMIC_WIDTH__
2227 @itemx __SIZE_WIDTH__
2228 @itemx __WCHAR_WIDTH__
2229 @itemx __WINT_WIDTH__
2230 @itemx __INT_LEAST8_WIDTH__
2231 @itemx __INT_LEAST16_WIDTH__
2232 @itemx __INT_LEAST32_WIDTH__
2233 @itemx __INT_LEAST64_WIDTH__
2234 @itemx __INT_FAST8_WIDTH__
2235 @itemx __INT_FAST16_WIDTH__
2236 @itemx __INT_FAST32_WIDTH__
2237 @itemx __INT_FAST64_WIDTH__
2238 @itemx __INTPTR_WIDTH__
2239 @itemx __INTMAX_WIDTH__
2240 Defined to the bit widths of the corresponding types.  They exist to
2241 make the implementations of @file{limits.h} and @file{stdint.h} behave
2242 correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2243 the appropriate headers.  Some of these macros may not be defined on
2244 particular systems if GCC does not provide a @file{stdint.h} header on
2245 those systems.
2247 @item __SIZEOF_INT__
2248 @itemx __SIZEOF_LONG__
2249 @itemx __SIZEOF_LONG_LONG__
2250 @itemx __SIZEOF_SHORT__
2251 @itemx __SIZEOF_POINTER__
2252 @itemx __SIZEOF_FLOAT__
2253 @itemx __SIZEOF_DOUBLE__
2254 @itemx __SIZEOF_LONG_DOUBLE__
2255 @itemx __SIZEOF_SIZE_T__
2256 @itemx __SIZEOF_WCHAR_T__
2257 @itemx __SIZEOF_WINT_T__
2258 @itemx __SIZEOF_PTRDIFF_T__
2259 Defined to the number of bytes of the C standard data types: @code{int},
2260 @code{long}, @code{long long}, @code{short}, @code{void *}, @code{float},
2261 @code{double}, @code{long double}, @code{size_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t}
2262 and @code{ptrdiff_t}.
2264 @item __BYTE_ORDER__
2265 @itemx __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
2266 @itemx __ORDER_BIG_ENDIAN__
2267 @itemx __ORDER_PDP_ENDIAN__
2268 @code{__BYTE_ORDER__} is defined to one of the values
2269 @code{__ORDER_LITTLE_ENDIAN__}, @code{__ORDER_BIG_ENDIAN__}, or
2270 @code{__ORDER_PDP_ENDIAN__} to reflect the layout of multi-byte and
2271 multi-word quantities in memory.  If @code{__BYTE_ORDER__} is equal to
2272 @code{__ORDER_LITTLE_ENDIAN__} or @code{__ORDER_BIG_ENDIAN__}, then
2273 multi-byte and multi-word quantities are laid out identically: the
2274 byte (word) at the lowest address is the least significant or most
2275 significant byte (word) of the quantity, respectively.  If
2276 @code{__BYTE_ORDER__} is equal to @code{__ORDER_PDP_ENDIAN__}, then
2277 bytes in 16-bit words are laid out in a little-endian fashion, whereas
2278 the 16-bit subwords of a 32-bit quantity are laid out in big-endian
2279 fashion.
2281 You should use these macros for testing like this:
2283 @smallexample
2284 /* @r{Test for a little-endian machine} */
2285 #if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
2286 @end smallexample
2288 @item __FLOAT_WORD_ORDER__
2289 @code{__FLOAT_WORD_ORDER__} is defined to one of the values
2290 @code{__ORDER_LITTLE_ENDIAN__} or @code{__ORDER_BIG_ENDIAN__} to reflect
2291 the layout of the words of multi-word floating-point quantities.
2293 @item __DEPRECATED
2294 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2295 with warnings about deprecated constructs enabled.  These warnings are
2296 enabled by default, but can be disabled with @option{-Wno-deprecated}.
2298 @item __EXCEPTIONS
2299 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2300 with exceptions enabled.  If @option{-fno-exceptions} is used when
2301 compiling the file, then this macro is not defined.
2303 @item __GXX_RTTI
2304 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2305 with runtime type identification enabled.  If @option{-fno-rtti} is
2306 used when compiling the file, then this macro is not defined.
2308 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2309 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2310 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2311 handling.
2313 @item __GXX_EXPERIMENTAL_CXX0X__
2314 This macro is defined when compiling a C++ source file with the option
2315 @option{-std=c++0x} or @option{-std=gnu++0x}. It indicates that some
2316 features likely to be included in C++0x are available. Note that these
2317 features are experimental, and may change or be removed in future
2318 versions of GCC.
2320 @item __GXX_WEAK__
2321 This macro is defined when compiling a C++ source file.  It has the
2322 value 1 if the compiler will use weak symbols, COMDAT sections, or
2323 other similar techniques to collapse symbols with ``vague linkage''
2324 that are defined in multiple translation units.  If the compiler will
2325 not collapse such symbols, this macro is defined with value 0.  In
2326 general, user code should not need to make use of this macro; the
2327 purpose of this macro is to ease implementation of the C++ runtime
2328 library provided with G++.
2330 @item __NEXT_RUNTIME__
2331 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2332 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C@.  If the GNU
2333 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2334 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2336 @item __LP64__
2337 @itemx _LP64
2338 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2339 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2340 @code{int} uses 32-bit.
2342 @item __SSP__
2343 This macro is defined, with value 1, when @option{-fstack-protector} is in
2344 use.
2346 @item __SSP_ALL__
2347 This macro is defined, with value 2, when @option{-fstack-protector-all} is
2348 in use.
2350 @item __SSP_STRONG__
2351 This macro is defined, with value 3, when @option{-fstack-protector-strong} is
2352 in use.
2354 @item __SSP_EXPLICIT__
2355 This macro is defined, with value 4, when @option{-fstack-protector-explicit} is
2356 in use.
2358 @item __SANITIZE_ADDRESS__
2359 This macro is defined, with value 1, when @option{-fsanitize=address}
2360 or @option{-fsanitize=kernel-address} are in use.
2362 @item __SANITIZE_THREAD__
2363 This macro is defined, with value 1, when @option{-fsanitize=thread} is in use.
2365 @item __TIMESTAMP__
2366 This macro expands to a string constant that describes the date and time
2367 of the last modification of the current source file. The string constant
2368 contains abbreviated day of the week, month, day of the month, time in
2369 hh:mm:ss form, year and looks like @code{@w{"Sun Sep 16 01:03:52 1973"}}.
2370 If the day of the month is less than 10, it is padded with a space on the left.
2372 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
2373 (once per compilation) and @code{__TIMESTAMP__} will expand to
2374 @code{@w{"??? ??? ?? ??:??:?? ????"}}.
2376 @item __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_1
2377 @itemx __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_2
2378 @itemx __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_4
2379 @itemx __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_8
2380 @itemx __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_16
2381 These macros are defined when the target processor supports atomic compare
2382 and swap operations on operands 1, 2, 4, 8 or 16 bytes in length, respectively.
2384 @item __HAVE_SPECULATION_SAFE_VALUE
2385 This macro is defined with the value 1 to show that this version of GCC
2386 supports @code{__builtin_speculation_safe_value}.
2388 @item __GCC_HAVE_DWARF2_CFI_ASM
2389 This macro is defined when the compiler is emitting DWARF CFI directives
2390 to the assembler.  When this is defined, it is possible to emit those same
2391 directives in inline assembly.
2393 @item __FP_FAST_FMA
2394 @itemx __FP_FAST_FMAF
2395 @itemx __FP_FAST_FMAL
2396 These macros are defined with value 1 if the backend supports the
2397 @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions, so that
2398 the include file @file{math.h} can define the macros
2399 @code{FP_FAST_FMA}, @code{FP_FAST_FMAF}, and @code{FP_FAST_FMAL}
2400 for compatibility with the 1999 C standard.
2402 @item __FP_FAST_FMAF16
2403 @itemx __FP_FAST_FMAF32
2404 @itemx __FP_FAST_FMAF64
2405 @itemx __FP_FAST_FMAF128
2406 @itemx __FP_FAST_FMAF32X
2407 @itemx __FP_FAST_FMAF64X
2408 @itemx __FP_FAST_FMAF128X
2409 These macros are defined with the value 1 if the backend supports the
2410 @code{fma} functions using the additional @code{_Float@var{n}} and
2411 @code{_Float@var{n}x} types that are defined in ISO/IEC TS
2412 18661-3:2015.  The include file @file{math.h} can define the
2413 @code{FP_FAST_FMAF@var{n}} and @code{FP_FAST_FMAF@var{n}x} macros if
2414 the user defined @code{__STDC_WANT_IEC_60559_TYPES_EXT__} before
2415 including @file{math.h}.
2417 @item __GCC_IEC_559
2418 This macro is defined to indicate the intended level of support for
2419 IEEE 754 (IEC 60559) floating-point arithmetic.  It expands to a
2420 nonnegative integer value.  If 0, it indicates that the combination of
2421 the compiler configuration and the command-line options is not
2422 intended to support IEEE 754 arithmetic for @code{float} and
2423 @code{double} as defined in C99 and C11 Annex F (for example, that the
2424 standard rounding modes and exceptions are not supported, or that
2425 optimizations are enabled that conflict with IEEE 754 semantics).  If
2426 1, it indicates that IEEE 754 arithmetic is intended to be supported;
2427 this does not mean that all relevant language features are supported
2428 by GCC.  If 2 or more, it additionally indicates support for IEEE
2429 754-2008 (in particular, that the binary encodings for quiet and
2430 signaling NaNs are as specified in IEEE 754-2008).
2432 This macro does not indicate the default state of command-line options
2433 that control optimizations that C99 and C11 permit to be controlled by
2434 standard pragmas, where those standards do not require a particular
2435 default state.  It does not indicate whether optimizations respect
2436 signaling NaN semantics (the macro for that is
2437 @code{__SUPPORT_SNAN__}).  It does not indicate support for decimal
2438 floating point or the IEEE 754 binary16 and binary128 types.
2440 @item __GCC_IEC_559_COMPLEX
2441 This macro is defined to indicate the intended level of support for
2442 IEEE 754 (IEC 60559) floating-point arithmetic for complex numbers, as
2443 defined in C99 and C11 Annex G.  It expands to a nonnegative integer
2444 value.  If 0, it indicates that the combination of the compiler
2445 configuration and the command-line options is not intended to support
2446 Annex G requirements (for example, because @option{-fcx-limited-range}
2447 was used).  If 1 or more, it indicates that it is intended to support
2448 those requirements; this does not mean that all relevant language
2449 features are supported by GCC.
2451 @item __NO_MATH_ERRNO__
2452 This macro is defined if @option{-fno-math-errno} is used, or enabled
2453 by another option such as @option{-ffast-math} or by default.
2454 @end table
2456 @node System-specific Predefined Macros
2457 @subsection System-specific Predefined Macros
2459 @cindex system-specific predefined macros
2460 @cindex predefined macros, system-specific
2461 @cindex reserved namespace
2463 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2464 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2465 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2466 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2467 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2468 predefined macros expand to a constant value, so you can test them with
2469 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2471 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2472 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2473 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2474 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2475 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2476 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2477 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2478 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2479 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2480 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2482 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2483 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2484 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2485 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2486 defined.
2488 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2489 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2490 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2491 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2492 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2493 check specifically for features you need, using a tool such as
2494 @command{autoconf}.
2496 @node C++ Named Operators
2497 @subsection C++ Named Operators
2498 @cindex named operators
2499 @cindex C++ named operators
2500 @cindex @file{iso646.h}
2502 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2503 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2504 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2505 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2506 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2507 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2508 macro expanding to the appropriate punctuator.
2510 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2512 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2513 @item Named Operator @tab Punctuator
2514 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2515 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2516 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2517 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2518 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2519 @item @code{not}    @tab @code{!}
2520 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2521 @item @code{or}     @tab @code{||}
2522 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2523 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2524 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2525 @end multitable
2527 @node Undefining and Redefining Macros
2528 @section Undefining and Redefining Macros
2529 @cindex undefining macros
2530 @cindex redefining macros
2531 @findex #undef
2533 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2534 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2535 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2536 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2537 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2538 macro.
2540 @smallexample
2541 #define FOO 4
2542 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2543 #undef FOO
2544 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2545 @end smallexample
2547 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2548 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2549 need not have any resemblance to the old definition.
2551 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2552 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2553 Two macro definitions are effectively the same if:
2554 @itemize @bullet
2555 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2556 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2557 @item If there are any parameters, they are the same.
2558 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2559 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2560 count as whitespace.
2561 @end itemize
2563 @noindent
2564 These definitions are effectively the same:
2565 @smallexample
2566 #define FOUR (2 + 2)
2567 #define FOUR         (2    +    2)
2568 #define FOUR (2 /* @r{two} */ + 2)
2569 @end smallexample
2570 @noindent
2571 but these are not:
2572 @smallexample
2573 #define FOUR (2 + 2)
2574 #define FOUR ( 2+2 )
2575 #define FOUR (2 * 2)
2576 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2577 @end smallexample
2579 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2580 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2581 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2582 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2583 instance, two different headers to define a common macro.  The
2584 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2586 @node Directives Within Macro Arguments
2587 @section Directives Within Macro Arguments
2588 @cindex macro arguments and directives
2590 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2591 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2592 behavior in these cases is undefined.  GNU CPP
2593 processes arbitrary directives within macro arguments in
2594 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2595 function-like macro invocation not present.
2597 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2598 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2599 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2600 pathological example:
2602 @smallexample
2603 #define f(x) x x
2604 f (1
2605 #undef f
2606 #define f 2
2608 @end smallexample
2610 @noindent
2611 which expands to
2613 @smallexample
2614 1 2 1 2
2615 @end smallexample
2617 @noindent
2618 with the semantics described above.
2620 @node Macro Pitfalls
2621 @section Macro Pitfalls
2622 @cindex problems with macros
2623 @cindex pitfalls of macros
2625 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2626 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2627 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2629 @menu
2630 * Misnesting::
2631 * Operator Precedence Problems::
2632 * Swallowing the Semicolon::
2633 * Duplication of Side Effects::
2634 * Self-Referential Macros::
2635 * Argument Prescan::
2636 * Newlines in Arguments::
2637 @end menu
2639 @node Misnesting
2640 @subsection Misnesting
2642 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2643 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2644 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2645 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2646 arguments.  For example,
2648 @smallexample
2649 #define twice(x) (2*(x))
2650 #define call_with_1(x) x(1)
2651 call_with_1 (twice)
2652      @expansion{} twice(1)
2653      @expansion{} (2*(1))
2654 @end smallexample
2656 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2657 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2658 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2659 For example,
2661 @smallexample
2662 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2663 @dots{}
2664 strange(stderr) p, 35)
2665      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2666 @end smallexample
2668 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2669 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2670 should be avoided.
2672 @node Operator Precedence Problems
2673 @subsection Operator Precedence Problems
2674 @cindex parentheses in macro bodies
2676 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2677 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2678 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2679 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2680 way.
2682 Suppose you define a macro as follows,
2684 @smallexample
2685 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2686 @end smallexample
2688 @noindent
2689 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2690 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2691 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2693 @smallexample
2694 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2695      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2696 @end smallexample
2698 @noindent
2699 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2700 C make it equivalent to this:
2702 @smallexample
2703 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2704 @end smallexample
2706 @noindent
2707 What we want is this:
2709 @smallexample
2710 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2711 @end smallexample
2713 @noindent
2714 Defining the macro as
2716 @smallexample
2717 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2718 @end smallexample
2720 @noindent
2721 provides the desired result.
2723 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2724 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2725 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2726 means something very different.  Here is what it expands to:
2728 @smallexample
2729 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2730 @end smallexample
2732 @noindent
2733 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2734 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2735 was intended to be inside.
2737 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2738 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2740 @smallexample
2741 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2742 @end smallexample
2744 @node Swallowing the Semicolon
2745 @subsection Swallowing the Semicolon
2746 @cindex semicolons (after macro calls)
2748 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2749 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2750 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2751 characters:
2753 @smallexample
2754 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2755 @{ char *lim = (limit);         \
2756   while (p < lim) @{            \
2757     if (*p++ != ' ') @{         \
2758       p--; break; @}@}@}
2759 @end smallexample
2761 @noindent
2762 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2763 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2764 be laid out if not part of a macro definition.
2766 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2767 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2768 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2769 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2770 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2771 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2773 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2774 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2776 @smallexample
2777 if (*p != 0)
2778   SKIP_SPACES (p, lim);
2779 else @dots{}
2780 @end smallexample
2782 @noindent
2783 The presence of two statements---the compound statement and a null
2784 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2785 makes invalid C code.
2787 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2788 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2790 @smallexample
2791 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2792 do @{ char *lim = (limit);         \
2793      while (p < lim) @{            \
2794        if (*p++ != ' ') @{         \
2795          p--; break; @}@}@}          \
2796 while (0)
2797 @end smallexample
2799 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2801 @smallexample
2802 do @{@dots{}@} while (0);
2803 @end smallexample
2805 @noindent
2806 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2807 generate no extra code for it.
2809 @node Duplication of Side Effects
2810 @subsection Duplication of Side Effects
2812 @cindex side effects (in macro arguments)
2813 @cindex unsafe macros
2814 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2816 @smallexample
2817 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2818 @end smallexample
2820 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2821 as shown here,
2823 @smallexample
2824 next = min (x + y, foo (z));
2825 @end smallexample
2827 @noindent
2828 it expands as follows:
2830 @smallexample
2831 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2832 @end smallexample
2834 @noindent
2835 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2836 for @code{Y}.
2838 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2839 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2840 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2841 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2842 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2843 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2845 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2846 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2847 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2848 follows:
2850 @smallexample
2851 #define min(X, Y)                \
2852 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2853    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2854    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2855 @end smallexample
2857 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2858 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2859 This permits us to define local variables and assign each argument to
2860 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2861 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2862 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2864 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2865 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2866 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2867 that variable in @code{min}:
2869 @smallexample
2870 @group
2871 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2872 @dots{}
2874   int tem = foo (z);
2875   next = min (x + y, tem);
2877 @end group
2878 @end smallexample
2880 @noindent
2881 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2883 @node Self-Referential Macros
2884 @subsection Self-Referential Macros
2885 @cindex self-reference
2887 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2888 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2889 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2890 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2891 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2892 the preprocessor output unchanged.  Consider an example:
2894 @smallexample
2895 #define foo (4 + foo)
2896 @end smallexample
2898 @noindent
2899 where @code{foo} is also a variable in your program.
2901 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2902 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2903 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2905 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2906 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2907 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2908 wherever @code{foo} is referred to.
2910 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2911 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2912 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2913 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2914 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2916 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2917 expands to itself.  If you write
2919 @smallexample
2920 #define EPERM EPERM
2921 @end smallexample
2923 @noindent
2924 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2925 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2926 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2927 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2928 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2930 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2931 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2932 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2933 either.  Thus, if we have
2935 @smallexample
2936 #define x (4 + y)
2937 #define y (2 * x)
2938 @end smallexample
2940 @noindent
2941 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2943 @smallexample
2944 @group
2945 x    @expansion{} (4 + y)
2946      @expansion{} (4 + (2 * x))
2948 y    @expansion{} (2 * x)
2949      @expansion{} (2 * (4 + y))
2950 @end group
2951 @end smallexample
2953 @noindent
2954 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2955 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2957 @node Argument Prescan
2958 @subsection Argument Prescan
2959 @cindex expansion of arguments
2960 @cindex macro argument expansion
2961 @cindex prescan of macro arguments
2963 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2964 substituted into a macro body, unless they are stringized or pasted
2965 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2966 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2967 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2968 macro calls in them.
2970 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2971 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2972 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2973 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2974 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2975 same results.
2977 You might expect the double scan to change the results when a
2978 self-referential macro is used in an argument of another macro
2979 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2980 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2981 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2982 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2983 second scan either.
2985 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2986 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2987 that the prescan does make a difference in three special cases:
2989 @itemize @bullet
2990 @item
2991 Nested calls to a macro.
2993 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2994 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2995 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2996 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2997 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2998 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2999 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
3000 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
3001 be expanded.
3003 @item
3004 Macros that call other macros that stringize or concatenate.
3006 If an argument is stringized or concatenated, the prescan does not
3007 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringize or
3008 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
3009 another macro that does the stringizing or concatenation.  For
3010 instance, if you have
3012 @smallexample
3013 #define AFTERX(x) X_ ## x
3014 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
3015 #define TABLESIZE 1024
3016 #define BUFSIZE TABLESIZE
3017 @end smallexample
3019 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
3020 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
3021 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
3023 @item
3024 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
3026 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
3027 wrong number of arguments.  Here is an example:
3029 @smallexample
3030 #define foo  a,b
3031 #define bar(x) lose(x)
3032 #define lose(x) (1 + (x))
3033 @end smallexample
3035 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
3036 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
3037 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
3038 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
3039 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
3040 arithmetic operations:
3042 @smallexample
3043 #define foo (a,b)
3044 @exdent or
3045 #define bar(x) lose((x))
3046 @end smallexample
3048 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
3049 definition from being interpreted as an argument separator.
3051 @end itemize
3053 @node Newlines in Arguments
3054 @subsection Newlines in Arguments
3055 @cindex newlines in macro arguments
3057 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
3058 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
3059 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
3060 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
3061 different to the line containing the argument causing the problem.
3063 Here is an example illustrating this:
3065 @smallexample
3066 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
3068 ignore_second_arg (foo (),
3069                    ignored (),
3070                    syntax error);
3071 @end smallexample
3073 @noindent
3074 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
3075 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
3076 even though the problematic code comes from line five.
3078 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
3080 @node Conditionals
3081 @chapter Conditionals
3082 @cindex conditionals
3084 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
3085 select whether or not to include a chunk of code in the final token
3086 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
3087 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
3088 simultaneously using the special @code{defined} operator.
3090 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
3091 statement in C, but it is important to understand the difference between
3092 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
3093 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
3094 behave differently from run to run, depending on the data it is
3095 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
3096 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
3097 code to be included in the program depending on the situation at the
3098 time of compilation.
3100 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
3101 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
3102 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
3103 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
3104 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
3105 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
3106 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
3107 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
3108 remains syntactically valid when it is not to be used.
3110 @menu
3111 * Conditional Uses::
3112 * Conditional Syntax::
3113 * Deleted Code::
3114 @end menu
3116 @node Conditional Uses
3117 @section Conditional Uses
3119 There are three general reasons to use a conditional.
3121 @itemize @bullet
3122 @item
3123 A program may need to use different code depending on the machine or
3124 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
3125 operating system may be erroneous on another operating system; for
3126 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
3127 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
3128 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
3129 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
3130 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
3132 @item
3133 You may want to be able to compile the same source file into two
3134 different programs.  One version might make frequent time-consuming
3135 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
3136 those data for debugging, and the other not.
3138 @item
3139 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
3140 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
3141 @end itemize
3143 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
3144 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
3145 conditionals.
3147 @node Conditional Syntax
3148 @section Conditional Syntax
3150 @findex #if
3151 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
3152 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
3154 @menu
3155 * Ifdef::
3156 * If::
3157 * Defined::
3158 * Else::
3159 * Elif::
3160 @end menu
3162 @node Ifdef
3163 @subsection Ifdef
3164 @findex #ifdef
3165 @findex #endif
3167 The simplest sort of conditional is
3169 @smallexample
3170 @group
3171 #ifdef @var{MACRO}
3173 @var{controlled text}
3175 #endif /* @var{MACRO} */
3176 @end group
3177 @end smallexample
3179 @cindex conditional group
3180 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
3181 will be included in the output of the preprocessor if and only if
3182 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
3183 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
3185 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
3186 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
3187 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
3188 groups, but they must be completely nested.  In other words,
3189 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
3190 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
3191 group in one file and end it in another.
3193 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
3194 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
3195 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
3196 that all comments and string literals inside a failing conditional group
3197 must still be properly ended.
3199 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
3200 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
3201 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
3202 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
3203 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
3204 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
3205 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
3207 @findex #ifndef
3208 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
3209 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
3210 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
3211 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
3213 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
3214 Here are some samples.
3216 @itemize @bullet
3217 @item
3218 Some macros are predefined on each kind of machine
3219 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
3220 code specially tuned for a particular machine.
3222 @item
3223 System header files define more macros, associated with the features
3224 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
3225 using a system feature on a machine where it is not implemented.
3227 @item
3228 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
3229 command-line options when you compile the program.  You can arrange to
3230 compile the same source file into two different programs by choosing a
3231 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
3232 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
3233 state of the macro with command-line options, perhaps set in the
3234 Makefile.  @xref{Invocation}.
3236 @item
3237 Your program might have a special header file (often called
3238 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
3239 define or not define macros depending on the features of the system and
3240 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
3241 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
3242 @end itemize
3244 @node If
3245 @subsection If
3247 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
3248 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
3250 @smallexample
3251 @group
3252 #if @var{expression}
3254 @var{controlled text}
3256 #endif /* @var{expression} */
3257 @end group
3258 @end smallexample
3260 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
3261 restrictions.  It may contain
3263 @itemize @bullet
3264 @item
3265 Integer constants.
3267 @item
3268 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
3269 code.
3271 @item
3272 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
3273 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
3274 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
3275 short-circuiting rules of standard C@.
3277 @item
3278 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
3279 computation of the expression's value begins.
3281 @item
3282 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
3283 are defined in the middle of an @samp{#if}.
3285 @item
3286 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
3287 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
3288 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
3289 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
3290 function call parentheses are also treated as zero.
3292 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
3293 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
3294 not a macro in an @samp{#if}.
3295 @end itemize
3297 The preprocessor does not know anything about types in the language.
3298 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
3299 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
3300 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
3301 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
3303 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
3304 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
3305 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
3306 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
3307 expression, and may give different results in some cases.  If the value
3308 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
3309 text} is included; otherwise it is skipped.
3311 @node Defined
3312 @subsection Defined
3314 @cindex @code{defined}
3315 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
3316 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
3317 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
3318 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
3319 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
3320 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
3322 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
3323 existence at once.  For example,
3325 @smallexample
3326 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
3327 @end smallexample
3329 @noindent
3330 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
3331 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
3333 Conditionals written like this:
3335 @smallexample
3336 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
3337 @end smallexample
3339 @noindent
3340 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
3341 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
3342 the value zero.
3344 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
3345 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
3346 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
3347 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
3348 @option{-Wpedantic}, since other compilers may handle it differently.  The
3349 warning is also enabled by @option{-Wextra}, and can also be enabled
3350 individually with @option{-Wexpansion-to-defined}.
3352 @node Else
3353 @subsection Else
3355 @findex #else
3356 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
3357 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
3358 looks like:
3360 @smallexample
3361 @group
3362 #if @var{expression}
3363 @var{text-if-true}
3364 #else /* Not @var{expression} */
3365 @var{text-if-false}
3366 #endif /* Not @var{expression} */
3367 @end group
3368 @end smallexample
3370 @noindent
3371 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3372 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3373 opposite happens.
3375 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3377 @node Elif
3378 @subsection Elif
3380 @findex #elif
3381 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3382 possible alternatives.  For example, you might have
3384 @smallexample
3385 #if X == 1
3386 @dots{}
3387 #else /* X != 1 */
3388 #if X == 2
3389 @dots{}
3390 #else /* X != 2 */
3391 @dots{}
3392 #endif /* X != 2 */
3393 #endif /* X != 1 */
3394 @end smallexample
3396 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3397 abbreviated as follows:
3399 @smallexample
3400 #if X == 1
3401 @dots{}
3402 #elif X == 2
3403 @dots{}
3404 #else /* X != 2 and X != 1*/
3405 @dots{}
3406 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3407 @end smallexample
3409 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3410 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3411 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3412 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3413 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3414 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3416 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3417 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3418 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3419 @samp{#elif} directives within it have failed.
3421 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3422 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3424 @node Deleted Code
3425 @section Deleted Code
3426 @cindex commenting out code
3428 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3429 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3430 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3431 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3432 syntax errors.
3434 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3435 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3436 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3437 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3438 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3440 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3441 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3442 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3444 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3445 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3446 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3447 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3448 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3449 @samp{/*}.
3451 @node Diagnostics
3452 @chapter Diagnostics
3453 @cindex diagnostic
3454 @cindex reporting errors
3455 @cindex reporting warnings
3457 @findex #error
3458 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3459 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3460 are used as the error message.
3462 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3463 combination of parameters which you know the program does not properly
3464 support.  For example, if you know that the program will not run
3465 properly on a VAX, you might write
3467 @smallexample
3468 @group
3469 #ifdef __vax__
3470 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3471 #endif
3472 @end group
3473 @end smallexample
3475 If you have several configuration parameters that must be set up by
3476 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3477 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3479 @smallexample
3480 #if !defined(FOO) && defined(BAR)
3481 #error "BAR requires FOO."
3482 #endif
3483 @end smallexample
3485 @findex #warning
3486 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3487 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3488 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3490 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3491 directing the user to the header file which should be used instead.
3493 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3494 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3495 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3496 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3497 problems with apostrophes and the like.
3499 @node Line Control
3500 @chapter Line Control
3501 @cindex line control
3503 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3504 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3505 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3506 reported as having appeared on the line of the source file where the
3507 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3509 If you write a program which generates source code, such as the
3510 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3511 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3512 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3513 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3514 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3515 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3517 @findex #line
3518 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3519 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3520 directive that specifies the original line number and source file name
3521 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3522 @samp{#line} has three variants:
3524 @table @code
3525 @item #line @var{linenum}
3526 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3527 the line number which should be reported for the following line of
3528 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3530 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3531 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3532 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3533 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3534 file it specifies, until something else happens to change that.
3535 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3536 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3537 @samp{#include}.
3539 @item #line @var{anything else}
3540 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3541 The result should match one of the above two forms.
3542 @end table
3544 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3545 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3546 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3547 idea of the directory containing the current file.
3549 @node Pragmas
3550 @chapter Pragmas
3552 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3553 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3554 conveyed in the language itself.  The forms of this directive
3555 (commonly known as @dfn{pragmas}) specified by C standard are prefixed with 
3556 @code{STDC}.  A C compiler is free to attach any meaning it likes to other 
3557 pragmas.  All GNU-defined, supported pragmas have been given a
3558 @code{GCC} prefix.
3560 @cindex @code{_Pragma}
3561 C99 introduced the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3562 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3563 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3564 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3565 in a macro.
3567 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3568 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3569 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3570 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3571 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3572 @samp{#pragma} directive.  For example,
3574 @smallexample
3575 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3576 @end smallexample
3578 @noindent
3579 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3580 same effect could be achieved using macros, for example
3582 @smallexample
3583 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3584 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3585 @end smallexample
3587 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3588 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3589 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3590 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3591 its own.
3593 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3594 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3595 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3597 GCC plugins may provide their own pragmas.
3599 @ftable @code
3600 @item #pragma GCC dependency
3601 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3602 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3603 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3604 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3605 other file is searched for using the normal include search path.
3606 Optional trailing text can be used to give more information in the
3607 warning message.
3609 @smallexample
3610 #pragma GCC dependency "parse.y"
3611 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3612 @end smallexample
3614 @item #pragma GCC poison
3615 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3616 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3617 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3618 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3619 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3620 after the directive, it is a hard error.  For example,
3622 @smallexample
3623 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3624 sprintf(some_string, "hello");
3625 @end smallexample
3627 @noindent
3628 will produce an error.
3630 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3631 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3632 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3633 about system headers defining macros that use it.
3635 For example,
3637 @smallexample
3638 #define strrchr rindex
3639 #pragma GCC poison rindex
3640 strrchr(some_string, 'h');
3641 @end smallexample
3643 @noindent
3644 will not produce an error.
3646 @item #pragma GCC system_header
3647 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3648 current file to be treated as if it came from a system header.
3649 @xref{System Headers}.
3651 @item #pragma GCC warning
3652 @itemx #pragma GCC error
3653 @code{#pragma GCC warning "message"} causes the preprocessor to issue
3654 a warning diagnostic with the text @samp{message}.  The message
3655 contained in the pragma must be a single string literal.  Similarly,
3656 @code{#pragma GCC error "message"} issues an error message.  Unlike
3657 the @samp{#warning} and @samp{#error} directives, these pragmas can be
3658 embedded in preprocessor macros using @samp{_Pragma}.
3660 @end ftable
3662 @node Other Directives
3663 @chapter Other Directives
3665 @findex #ident
3666 @findex #sccs
3667 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3668 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3669 the object file.  On other systems, the directive is ignored.  The
3670 @samp{#sccs} directive is a synonym for @samp{#ident}.
3672 These directives are not part of the C standard, but they are not
3673 official GNU extensions either.  What historical information we have
3674 been able to find, suggests they originated with System V@.
3676 @cindex null directive
3677 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3678 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3679 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3680 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3681 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3682 produce no output, rather than a line of output containing just a
3683 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3685 @node Preprocessor Output
3686 @chapter Preprocessor Output
3688 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3689 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3690 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3691 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3692 textual output.
3693 @c FIXME: Document the library interface.
3695 @cindex output format
3696 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3697 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3698 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3699 discarded.
3701 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3702 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3703 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3704 to become a single space, with the exception that the first token on a
3705 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3706 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3707 original source file.  This is so the output is easy to read.
3708 CPP does not insert any
3709 whitespace where there was none in the original source, except where
3710 necessary to prevent an accidental token paste.
3712 @cindex linemarkers
3713 Source file name and line number information is conveyed by lines
3714 of the form
3716 @smallexample
3717 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3718 @end smallexample
3720 @noindent
3721 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3722 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3723 that the following line originated in file @var{filename} at line
3724 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3725 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3727 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3728 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3729 separate them.  Here is what the flags mean:
3731 @table @samp
3732 @item 1
3733 This indicates the start of a new file.
3734 @item 2
3735 This indicates returning to a file (after having included another file).
3736 @item 3
3737 This indicates that the following text comes from a system header file,
3738 so certain warnings should be suppressed.
3739 @item 4
3740 This indicates that the following text should be treated as being
3741 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3742 @c maybe cross reference SYSTEM_IMPLICIT_EXTERN_C
3743 @end table
3745 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3746 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3747 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3748 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3749 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3751 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3752 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3753 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3754 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3755 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3756 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3757 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3758 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3759 the directive name.
3761 @node Traditional Mode
3762 @chapter Traditional Mode
3764 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3765 the preprocessing specified by the standard.  When the preprocessor 
3766 is invoked with the 
3767 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3768 preprocessor.  
3770 This mode is not useful for compiling C code with GCC, 
3771 but is intended for use with non-C preprocessing applications.  Thus
3772 traditional mode semantics are supported only when invoking
3773 the preprocessor explicitly, and not in the compiler front ends.
3775 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3776 early pre-standard versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3777 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3778 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3779 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3780 that actually matter.
3782 @menu
3783 * Traditional lexical analysis::
3784 * Traditional macros::
3785 * Traditional miscellany::
3786 * Traditional warnings::
3787 @end menu
3789 @node Traditional lexical analysis
3790 @section Traditional lexical analysis
3792 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3793 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3794 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3796 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3797 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3798 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3799 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3800 do this.
3802 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3803 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3804 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3806 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3807 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3808 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3809 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3810 directive.
3812 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3813 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3814 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3815 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3816 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3817 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3819 @smallexample
3820 #if foo/**/bar
3821 @end smallexample
3823 @noindent
3824 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3825 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3826 directive is equivalent to
3828 @smallexample
3829 #if foo bar
3830 @end smallexample
3832 @noindent
3833 rather than
3835 @smallexample
3836 #if foobar
3837 @end smallexample
3839 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3840 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3841 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3842 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3843 you will get a syntax error.
3845 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3846 require matching quotes.  For example:
3848 @smallexample
3849 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3850 "/* This is not a comment.  */
3851 /* @r{This is a comment.  The following #include directive
3852    is ill-formed.}  */
3853 #include <stdio.h
3854 @end smallexample
3856 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3857 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3859 @node Traditional macros
3860 @section Traditional macros
3862 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3863 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3864 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3865 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3866 whitespace.
3868 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3869 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}).  An
3870 unclosed string or character constant continues into the text
3871 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3872 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3873 produce a single token.
3875 Normally comments are removed from the replacement text after the
3876 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3877 command-line comments are preserved.  (In fact, the current
3878 implementation removes comments even before saving the macro
3879 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3880 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3882 The ISO stringizing operator @samp{#} and token paste operator
3883 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3884 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3885 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3886 macro replacement, do not expand.
3888 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3889 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3890 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3891 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3892 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3893 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3894 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3895 offending macro invocation.
3897 @smallexample
3898 #define PLUS +
3899 #define INC(x) PLUS+x
3900 INC(foo);
3901      @expansion{} ++foo;
3902 @end smallexample
3904 Function-like macros are similar in form but quite different in
3905 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3906 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3907 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3908 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3909 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3910 closing quote is treated like any other character.  There is no
3911 facility for handling variadic macros.
3913 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3914 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3915 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3916 whitespace.  In particular
3918 @smallexample
3919 f( )
3920 @end smallexample
3922 @noindent
3923 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3924 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3925 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3926 whitespace between the parentheses.
3928 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3929 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3930 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3932 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3933 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3934 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3935 example
3937 @smallexample
3938 #define str(x) "x"
3939 str(/* @r{A comment} */some text )
3940      @expansion{} "some text "
3941 @end smallexample
3943 @noindent
3944 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3945 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3946 pasting.
3948 @smallexample
3949 #define suffix(x) foo_/**/x
3950 suffix(bar)
3951      @expansion{} foo_bar
3952 @end smallexample
3954 @node Traditional miscellany
3955 @section Traditional miscellany
3957 Here are some things to be aware of when using the traditional
3958 preprocessor.
3960 @itemize @bullet
3961 @item
3962 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3963 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3964 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3965 follow the @samp{#}.
3967 @item
3968 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3969 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3970 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3971 including extensions, with the exception that the effects of
3972 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3974 @item
3975 __STDC__ is not defined.
3977 @item
3978 If you use digraphs the behavior is undefined.
3980 @item
3981 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3982 the behavior is undefined.
3984 @end itemize
3986 @node Traditional warnings
3987 @section Traditional warnings
3988 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3989 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3990 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3991 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3992 operators.
3994 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3996 @itemize @bullet
3997 @item
3998 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3999 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
4000 but does not in ISO C@.
4002 @item
4003 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
4004 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
4005 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
4006 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
4007 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
4008 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
4009 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
4010 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
4011 suggests avoiding it altogether.
4013 @item
4014 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
4015 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
4016 that the macro is not expanded.
4018 @item
4019 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
4021 @item
4022 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
4023 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
4024 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
4025 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
4026 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
4027 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
4029 You can usually avoid the warning, and the related warning about
4030 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
4031 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
4032 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
4033 @end itemize
4035 @node Implementation Details
4036 @chapter Implementation Details
4038 Here we document details of how the preprocessor's implementation
4039 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
4040 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
4041 change subtly in future implementations.
4043 Also documented here are obsolete features still supported by CPP@.
4045 @menu
4046 * Implementation-defined behavior::
4047 * Implementation limits::
4048 * Obsolete Features::
4049 @end menu
4051 @node Implementation-defined behavior
4052 @section Implementation-defined behavior
4053 @cindex implementation-defined behavior
4055 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
4056 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
4057 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
4058 and stick to it.
4059 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
4061 @itemize @bullet
4062 @need 1000
4063 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
4064 execution character set.
4066 The input character set can be specified using the
4067 @option{-finput-charset} option, while the execution character set may
4068 be controlled using the @option{-fexec-charset} and
4069 @option{-fwide-exec-charset} options.
4071 @item Identifier characters.
4072 @anchor{Identifier characters}
4074 The C and C++ standards allow identifiers to be composed of @samp{_}
4075 and the alphanumeric characters.  C++ also allows universal character
4076 names.  C99 and later C standards permit both universal character
4077 names and implementation-defined characters.
4079 GCC allows the @samp{$} character in identifiers as an extension for
4080 most targets.  This is true regardless of the @option{std=} switch,
4081 since this extension cannot conflict with standards-conforming
4082 programs.  When preprocessing assembler, however, dollars are not
4083 identifier characters by default.
4085 Currently the targets that by default do not permit @samp{$} are AVR,
4086 IP2K, MMIX, MIPS Irix 3, ARM aout, and PowerPC targets for the AIX
4087 operating system.
4089 You can override the default with @option{-fdollars-in-identifiers} or
4090 @option{fno-dollars-in-identifiers}.  @xref{fdollars-in-identifiers}.
4092 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
4094 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
4095 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
4096 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
4097 same column as it did in the original source file.
4099 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
4101 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
4102 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
4103 values they would have on the target machine.
4105 The compiler evaluates a multi-character character constant a character
4106 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
4107 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
4108 character truncated to the width of a target character.  The final
4109 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
4110 regardless of whether single characters are signed or not.
4111 If there are more
4112 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
4113 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
4114 ignored.
4116 For example, @code{'ab'} for a target with an 8-bit @code{char} would be
4117 interpreted as @w{@samp{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
4118 'b')}}, and @code{'\234a'} as @w{@samp{(int) ((unsigned char) '\234' *
4119 256 + (unsigned char) 'a')}}.
4121 @item Source file inclusion.
4123 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
4124 @ref{Include Operation}.
4126 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
4127 @samp{#include} directive.
4129 @xref{Computed Includes}.
4131 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
4132 results in a standard pragma.
4134 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
4135 question does not arise.
4137 Note that GCC does not yet implement any of the standard
4138 pragmas.
4140 @end itemize
4142 @node Implementation limits
4143 @section Implementation limits
4144 @cindex implementation limits
4146 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
4147 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
4148 and all the others known.  It is intended that there should be as few limits
4149 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
4150 please report that as a bug.  @xref{Bugs, , Reporting Bugs, gcc, Using
4151 the GNU Compiler Collection (GCC)}.
4153 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
4154 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
4155 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
4156 therefore depend on many things, such as the size of other things
4157 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
4158 consumed by other processes on the same computer, etc.
4160 @itemize @bullet
4162 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
4164 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
4165 The standard requires at least 15 levels.
4167 @item Nesting levels of conditional inclusion.
4169 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
4170 available memory.
4172 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
4174 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
4175 conditional expressions, it is limited only by available memory.
4177 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
4179 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
4180 requires only that the first 63 be significant.
4182 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
4184 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
4185 by available memory.
4187 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
4189 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
4190 required by the standard is 127.
4192 @item Number of characters on a logical source line.
4194 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
4195 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
4196 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
4198 @item Maximum size of a source file.
4200 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
4201 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
4202 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
4203 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
4204 may not be a limitation.
4206 @end itemize
4208 @node Obsolete Features
4209 @section Obsolete Features
4211 CPP has some features which are present mainly for compatibility with
4212 older programs.  We discourage their use in new code.  In some cases,
4213 we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
4215 @subsection Assertions
4216 @cindex assertions
4218 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
4219 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
4220 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
4221 define them with preprocessing directives or command-line options.
4223 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
4224 the compiler's target system and we added them for compatibility with
4225 existing compilers.  In practice they are just as unpredictable as the
4226 system-specific predefined macros.  In addition, they are not part of
4227 any standard, and only a few compilers support them.
4228 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
4229 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
4230 all.
4232 @cindex predicates
4233 An assertion looks like this:
4235 @smallexample
4236 #@var{predicate} (@var{answer})
4237 @end smallexample
4239 @noindent
4240 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
4241 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
4242 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
4243 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
4244 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
4245 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
4246 answer.
4248 @cindex testing predicates
4249 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
4250 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
4251 asserted as an answer for @code{machine}.
4253 @smallexample
4254 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
4255 @end smallexample
4257 @noindent
4258 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
4259 omitting the answer in the conditional:
4261 @smallexample
4262 #if #machine
4263 @end smallexample
4265 @findex #assert
4266 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
4267 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
4268 identifies assertions in conditionals.
4270 @smallexample
4271 #assert @var{predicate} (@var{answer})
4272 @end smallexample
4274 @noindent
4275 You may make several assertions with the same predicate and different
4276 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
4277 same predicate.  All the answers for any given predicate are
4278 simultaneously true.
4280 @cindex assertions, canceling
4281 @findex #unassert
4282 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
4283 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
4284 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
4285 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
4286 leaving out the answer:
4288 @smallexample
4289 #unassert @var{predicate}
4290 @end smallexample
4292 @noindent
4293 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
4294 no effect.
4296 You can also make or cancel assertions using command-line options.
4297 @xref{Invocation}.
4299 @node Invocation
4300 @chapter Invocation
4301 @cindex invocation
4302 @cindex command line
4304 Most often when you use the C preprocessor you do not have to invoke it
4305 explicitly: the C compiler does so automatically.  However, the
4306 preprocessor is sometimes useful on its own.  You can invoke the 
4307 preprocessor either with the @command{cpp} command, or via @command{gcc -E}.
4308 In GCC, the preprocessor is actually integrated with the compiler
4309 rather than a separate program, and both of these commands invoke
4310 GCC and tell it to stop after the preprocessing phase.
4312 The @command{cpp} options listed here are also accepted by
4313 @command{gcc} and have the same meaning.  Likewise the @command{cpp}
4314 command accepts all the usual @command{gcc} driver options, although those
4315 pertaining to compilation phases after preprocessing are ignored.
4317 Only options specific to preprocessing behavior are documented here.
4318 Refer to the GCC manual for full documentation of other driver options.
4320 @ignore
4321 @c man begin SYNOPSIS
4322 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4323     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-iquote}@var{dir}@dots{}]
4324     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4325     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}]
4326     [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4327     @var{infile} [[@option{-o}] @var{outfile}]
4329 Only the most useful options are given above; see below for a more
4330 complete list of preprocessor-specific options.  
4331 In addition, @command{cpp} accepts most @command{gcc} driver options, which
4332 are not listed here.  Refer to the GCC documentation for details.
4333 @c man end
4334 @c man begin SEEALSO
4335 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4336 gcc(1), and the Info entries for @file{cpp} and @file{gcc}.
4337 @c man end
4338 @end ignore
4340 @c man begin OPTIONS
4341 The @command{cpp} command expects two file names as arguments, @var{infile} and
4342 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4343 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4344 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4346 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4347 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4348 means to write to standard output.  If either file is omitted, it
4349 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4350 You can also use the @option{-o @var{outfile}} option to specify the 
4351 output file.
4353 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4354 which take an argument may have that argument appear either immediately
4355 after the option, or with a space between option and argument:
4356 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4358 @cindex grouping options
4359 @cindex options, grouping
4360 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4361 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4362 @w{@samp{-d -M}}.
4364 @cindex options
4366 @table @gcctabopt
4367 @include cppopts.texi
4368 @include cppdiropts.texi
4369 @include cppwarnopts.texi
4370 @end table
4371 @c man end
4373 @node Environment Variables
4374 @chapter Environment Variables
4375 @cindex environment variables
4376 @c man begin ENVIRONMENT
4378 This section describes the environment variables that affect how CPP
4379 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4380 when searching for include files, or to control dependency output.
4382 Note that you can also specify places to search using options such as
4383 @option{-I}, and control dependency output with options like
4384 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4385 environment variables, which in turn take precedence over the
4386 configuration of GCC@.
4388 @include cppenv.texi
4389 @c man end
4391 @page
4392 @include fdl.texi
4394 @page
4395 @node Index of Directives
4396 @unnumbered Index of Directives
4397 @printindex fn
4399 @node Option Index
4400 @unnumbered Option Index
4401 @noindent
4402 CPP's command-line options and environment variables are indexed here
4403 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4404 @printindex op
4406 @page
4407 @node Concept Index
4408 @unnumbered Concept Index
4409 @printindex cp
4411 @bye