output all sections if we produce an executable file
[tinycc.git] / tcc-doc.texi
blob909af720844f2b6ef5d523fb34a622d0347a207a
1 \input texinfo @c -*- texinfo -*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename tcc-doc.info
4 @settitle Tiny C Compiler Reference Documentation
5 @dircategory Software development
6 @direntry
7 * TCC: (tcc-doc).               The Tiny C Compiler.
8 @end direntry
9 @c %**end of header
11 @include config.texi
13 @iftex
14 @titlepage
15 @afourpaper
16 @sp 7
17 @center @titlefont{Tiny C Compiler Reference Documentation}
18 @sp 3
19 @end titlepage
20 @headings double
21 @end iftex
23 @contents
25 @node Top, Introduction, (dir), (dir)
26 @top Tiny C Compiler Reference Documentation
28 This manual documents version @value{VERSION} of the Tiny C Compiler.
30 @menu
31 * Introduction::                Introduction to tcc.
32 * Invoke::                      Invocation of tcc (command line, options).
33 * Clang::                       ANSI C and extensions.
34 * asm::                         Assembler syntax.
35 * linker::                      Output file generation and supported targets.
36 * Bounds::                      Automatic bounds-checking of C code.
37 * Libtcc::                      The libtcc library.
38 * devel::                       Guide for Developers.
39 @end menu
42 @node Introduction
43 @chapter Introduction
45 TinyCC (aka TCC) is a small but hyper fast C compiler. Unlike other C
46 compilers, it is meant to be self-relying: you do not need an
47 external assembler or linker because TCC does that for you.
49 TCC compiles so @emph{fast} that even for big projects @code{Makefile}s may
50 not be necessary.
52 TCC not only supports ANSI C, but also most of the new ISO C99
53 standard and many GNUC extensions including inline assembly.
55 TCC can also be used to make @emph{C scripts}, i.e. pieces of C source
56 that you run as a Perl or Python script. Compilation is so fast that
57 your script will be as fast as if it was an executable.
59 TCC can also automatically generate memory and bound checks
60 (@pxref{Bounds}) while allowing all C pointers operations. TCC can do
61 these checks even if non patched libraries are used.
63 With @code{libtcc}, you can use TCC as a backend for dynamic code
64 generation (@pxref{Libtcc}).
66 TCC mainly supports the i386 target on Linux and Windows. There are alpha
67 ports for the ARM (@code{arm-tcc}) and the TMS320C67xx targets
68 (@code{c67-tcc}). More information about the ARM port is available at
69 @url{http://lists.gnu.org/archive/html/tinycc-devel/2003-10/msg00044.html}.
71 For usage on Windows, see also @url{tcc-win32.txt}.
73 @node Invoke
74 @chapter Command line invocation
76 @section Quick start
78 @example
79 @c man begin SYNOPSIS
80 usage: tcc [options] [@var{infile1} @var{infile2}@dots{}] [@option{-run} @var{infile} @var{args}@dots{}]
81 @c man end
82 @end example
84 @noindent
85 @c man begin DESCRIPTION
86 TCC options are a very much like gcc options. The main difference is that TCC
87 can also execute directly the resulting program and give it runtime
88 arguments.
90 Here are some examples to understand the logic:
92 @table @code
93 @item @samp{tcc -run a.c}
94 Compile @file{a.c} and execute it directly
96 @item @samp{tcc -run a.c arg1}
97 Compile a.c and execute it directly. arg1 is given as first argument to
98 the @code{main()} of a.c.
100 @item @samp{tcc a.c -run b.c arg1}
101 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them together and execute them. arg1 is given
102 as first argument to the @code{main()} of the resulting program. 
103 @ignore 
104 Because multiple C files are specified, @option{--} are necessary to clearly 
105 separate the program arguments from the TCC options.
106 @end ignore
108 @item @samp{tcc -o myprog a.c b.c}
109 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them and generate the executable @file{myprog}.
111 @item @samp{tcc -o myprog a.o b.o}
112 link @file{a.o} and @file{b.o} together and generate the executable @file{myprog}.
114 @item @samp{tcc -c a.c}
115 Compile @file{a.c} and generate object file @file{a.o}.
117 @item @samp{tcc -c asmfile.S}
118 Preprocess with C preprocess and assemble @file{asmfile.S} and generate
119 object file @file{asmfile.o}.
121 @item @samp{tcc -c asmfile.s}
122 Assemble (but not preprocess) @file{asmfile.s} and generate object file
123 @file{asmfile.o}.
125 @item @samp{tcc -r -o ab.o a.c b.c}
126 Compile @file{a.c} and @file{b.c}, link them together and generate the object file @file{ab.o}.
128 @end table
130 Scripting:
132 TCC can be invoked from @emph{scripts}, just as shell scripts. You just
133 need to add @code{#!/usr/local/bin/tcc -run} at the start of your C source:
135 @example
136 #!/usr/local/bin/tcc -run
137 #include <stdio.h>
139 int main() 
141     printf("Hello World\n");
142     return 0;
144 @end example
146 TCC can read C source code from @emph{standard input} when @option{-} is used in 
147 place of @option{infile}. Example:
149 @example
150 echo 'main()@{puts("hello");@}' | tcc -run -
151 @end example
152 @c man end
154 @section Option summary
156 General Options:
158 @c man begin OPTIONS
159 @table @option
160 @item -c
161 Generate an object file.
163 @item -o outfile
164 Put object file, executable, or dll into output file @file{outfile}.
166 @item -run source [args...]
167 Compile file @var{source} and run it with the command line arguments
168 @var{args}. In order to be able to give more than one argument to a
169 script, several TCC options can be given @emph{after} the
170 @option{-run} option, separated by spaces:
171 @example
172 tcc "-run -L/usr/X11R6/lib -lX11" ex4.c
173 @end example
174 In a script, it gives the following header:
175 @example
176 #!/usr/local/bin/tcc -run -L/usr/X11R6/lib -lX11
177 @end example
179 @item -mfloat-abi (ARM only)
180 Select the float ABI. Possible values: @code{softfp} and @code{hard}
182 @item -dumpversion
183 Print only the compiler version and nothing else.
185 @item -v
186 Display TCC version.
188 @item -vv
189 Show included files.  As sole argument, print search dirs (as below).
191 @item -bench
192 Display compilation statistics.
194 @item -print-search-dirs
195 Print the configured installation directory and a list of library
196 and include directories tcc will search.
198 @end table
200 Preprocessor options:
202 @table @option
203 @item -Idir
204 Specify an additional include path. Include paths are searched in the
205 order they are specified.
207 System include paths are always searched after. The default system
208 include paths are: @file{/usr/local/include}, @file{/usr/include}
209 and @file{PREFIX/lib/tcc/include}. (@file{PREFIX} is usually
210 @file{/usr} or @file{/usr/local}).
212 @item -Dsym[=val]
213 Define preprocessor symbol @samp{sym} to
214 val. If val is not present, its value is @samp{1}. Function-like macros can
215 also be defined: @option{-DF(a)=a+1}
217 @item -Usym
218 Undefine preprocessor symbol @samp{sym}.
219 @end table
221 Compilation flags:
223 Note: each of the following options has a negative form beginning with
224 @option{-fno-}.
226 @table @option
227 @item -funsigned-char
228 Let the @code{char} type be unsigned.
230 @item -fsigned-char
231 Let the @code{char} type be signed.
233 @item -fno-common
234 Do not generate common symbols for uninitialized data.
236 @item -fleading-underscore
237 Add a leading underscore at the beginning of each C symbol.
239 @item -fms-extensions
240 Allow a MS C compiler extensions to the language. Curretly this
241 assume a nested named structure declaration without identifier behave
242 like an unnamed one.
244 @end table
246 Warning options:
248 @table @option
249 @item -w
250 Disable all warnings.
252 @end table
254 Note: each of the following warning options has a negative form beginning with
255 @option{-Wno-}.
257 @table @option
258 @item -Wimplicit-function-declaration
259 Warn about implicit function declaration.
261 @item -Wunsupported
262 Warn about unsupported GCC features that are ignored by TCC.
264 @item -Wwrite-strings
265 Make string constants be of type @code{const char *} instead of @code{char
268 @item -Werror
269 Abort compilation if warnings are issued.
271 @item -Wall 
272 Activate all warnings, except @option{-Werror}, @option{-Wunusupported} and
273 @option{-Wwrite-strings}.
275 @end table
277 Linker options:
279 @table @option
280 @item -Ldir
281 Specify an additional static library path for the @option{-l} option. The
282 default library paths are @file{/usr/local/lib}, @file{/usr/lib} and @file{/lib}.
284 @item -lxxx
285 Link your program with dynamic library libxxx.so or static library
286 libxxx.a. The library is searched in the paths specified by the
287 @option{-L} option and @env{LIBRARY_PATH} variable.
289 @item -Bdir
290 Set the path where the tcc internal libraries (and include files) can be
291 found (default is @file{PREFIX/lib/tcc}).
293 @item -shared
294 Generate a shared library instead of an executable.
296 @item -soname name
297 set name for shared library to be used at runtime
299 @item -static
300 Generate a statically linked executable (default is a shared linked
301 executable).
303 @item -rdynamic
304 Export global symbols to the dynamic linker. It is useful when a library
305 opened with @code{dlopen()} needs to access executable symbols.
307 @item -r
308 Generate an object file combining all input files.
310 @item -Wl,-rpath=path
311 Put custom seatch path for dynamic libraries into executable.
313 @item -Wl,--oformat=fmt
314 Use @var{fmt} as output format. The supported output formats are:
315 @table @code
316 @item elf32-i386
317 ELF output format (default)
318 @item binary
319 Binary image (only for executable output)
320 @item coff
321 COFF output format (only for executable output for TMS320C67xx target)
322 @end table
324 @item -Wl,-subsystem=console/gui/wince/...
325 Set type for PE (Windows) executables.
327 @item -Wl,-[Ttext=# | section-alignment=# | file-alignment=# | image-base=# | stack=#]
328 Modify executable layout.
330 @item -Wl,-Bsymbolic
331 Set DT_SYMBOLIC tag.
333 @end table
335 Debugger options:
337 @table @option
338 @item -g
339 Generate run time debug information so that you get clear run time
340 error messages: @code{ test.c:68: in function 'test5()': dereferencing
341 invalid pointer} instead of the laconic @code{Segmentation
342 fault}.
344 @item -b
345 Generate additional support code to check
346 memory allocations and array/pointer bounds. @option{-g} is implied. Note
347 that the generated code is slower and bigger in this case.
349 Note: @option{-b} is only available on i386 when using libtcc for the moment.
351 @item -bt N
352 Display N callers in stack traces. This is useful with @option{-g} or
353 @option{-b}.
355 @end table
357 Misc options:
359 @table @option
360 @item -MD
361 Generate makefile fragment with dependencies.
363 @item -MF depfile
364 Use @file{depfile} as output for -MD.
366 @end table
368 Note: GCC options @option{-Ox}, @option{-fx} and @option{-mx} are
369 ignored.
370 @c man end
372 @c man begin ENVIRONMENT
373 Environment variables that affect how tcc operates.
375 @table @option
377 @item CPATH
378 @item C_INCLUDE_PATH
379 A colon-separated list of directories searched for include files,
380 directories given with @option{-I} are searched first.
382 @item LIBRARY_PATH
383 A colon-separated list of directories searched for libraries for the
384 @option{-l} option, directories given with @option{-L} are searched first.
386 @end table
388 @c man end
390 @ignore
392 @setfilename tcc
393 @settitle Tiny C Compiler
395 @c man begin SEEALSO
396 cpp(1),
397 gcc(1)
398 @c man end
400 @c man begin AUTHOR
401 Fabrice Bellard
402 @c man end
404 @end ignore
406 @node Clang
407 @chapter C language support
409 @section ANSI C
411 TCC implements all the ANSI C standard, including structure bit fields
412 and floating point numbers (@code{long double}, @code{double}, and
413 @code{float} fully supported).
415 @section ISOC99 extensions
417 TCC implements many features of the new C standard: ISO C99. Currently
418 missing items are: complex and imaginary numbers.
420 Currently implemented ISOC99 features:
422 @itemize
424 @item variable length arrays.
426 @item 64 bit @code{long long} types are fully supported.
428 @item The boolean type @code{_Bool} is supported.
430 @item @code{__func__} is a string variable containing the current
431 function name.
433 @item Variadic macros: @code{__VA_ARGS__} can be used for
434    function-like macros:
435 @example
436     #define dprintf(level, __VA_ARGS__) printf(__VA_ARGS__)
437 @end example
439 @noindent
440 @code{dprintf} can then be used with a variable number of parameters.
442 @item Declarations can appear anywhere in a block (as in C++).
444 @item Array and struct/union elements can be initialized in any order by
445   using designators:
446 @example
447     struct @{ int x, y; @} st[10] = @{ [0].x = 1, [0].y = 2 @};
449     int tab[10] = @{ 1, 2, [5] = 5, [9] = 9@};
450 @end example
451     
452 @item Compound initializers are supported:
453 @example
454     int *p = (int [])@{ 1, 2, 3 @};
455 @end example
456 to initialize a pointer pointing to an initialized array. The same
457 works for structures and strings.
459 @item Hexadecimal floating point constants are supported:
460 @example
461           double d = 0x1234p10;
462 @end example
464 @noindent
465 is the same as writing 
466 @example
467           double d = 4771840.0;
468 @end example
470 @item @code{inline} keyword is ignored.
472 @item @code{restrict} keyword is ignored.
473 @end itemize
475 @section GNU C extensions
477 TCC implements some GNU C extensions:
479 @itemize
481 @item array designators can be used without '=': 
482 @example
483     int a[10] = @{ [0] 1, [5] 2, 3, 4 @};
484 @end example
486 @item Structure field designators can be a label: 
487 @example
488     struct @{ int x, y; @} st = @{ x: 1, y: 1@};
489 @end example
490 instead of
491 @example
492     struct @{ int x, y; @} st = @{ .x = 1, .y = 1@};
493 @end example
495 @item @code{\e} is ASCII character 27.
497 @item case ranges : ranges can be used in @code{case}s:
498 @example
499     switch(a) @{
500     case 1 @dots{} 9:
501           printf("range 1 to 9\n");
502           break;
503     default:
504           printf("unexpected\n");
505           break;
506     @}
507 @end example
509 @cindex aligned attribute
510 @cindex packed attribute
511 @cindex section attribute
512 @cindex unused attribute
513 @cindex cdecl attribute
514 @cindex stdcall attribute
515 @cindex regparm attribute
516 @cindex dllexport attribute
518 @item The keyword @code{__attribute__} is handled to specify variable or
519 function attributes. The following attributes are supported:
520   @itemize
522   @item @code{aligned(n)}: align a variable or a structure field to n bytes
523 (must be a power of two).
525   @item @code{packed}: force alignment of a variable or a structure field to
526   1.
528   @item @code{section(name)}: generate function or data in assembly section
529 name (name is a string containing the section name) instead of the default
530 section.
532   @item @code{unused}: specify that the variable or the function is unused.
534   @item @code{cdecl}: use standard C calling convention (default).
536   @item @code{stdcall}: use Pascal-like calling convention.
538   @item @code{regparm(n)}: use fast i386 calling convention. @var{n} must be
539 between 1 and 3. The first @var{n} function parameters are respectively put in
540 registers @code{%eax}, @code{%edx} and @code{%ecx}.
542   @item @code{dllexport}: export function from dll/executable (win32 only)
544   @end itemize
546 Here are some examples:
547 @example
548     int a __attribute__ ((aligned(8), section(".mysection")));
549 @end example
551 @noindent
552 align variable @code{a} to 8 bytes and put it in section @code{.mysection}.
554 @example
555     int my_add(int a, int b) __attribute__ ((section(".mycodesection"))) 
556     @{
557         return a + b;
558     @}
559 @end example
561 @noindent
562 generate function @code{my_add} in section @code{.mycodesection}.
564 @item GNU style variadic macros:
565 @example
566     #define dprintf(fmt, args@dots{}) printf(fmt, ## args)
568     dprintf("no arg\n");
569     dprintf("one arg %d\n", 1);
570 @end example
572 @item @code{__FUNCTION__} is interpreted as C99 @code{__func__} 
573 (so it has not exactly the same semantics as string literal GNUC
574 where it is a string literal).
576 @item The @code{__alignof__} keyword can be used as @code{sizeof} 
577 to get the alignment of a type or an expression.
579 @item The @code{typeof(x)} returns the type of @code{x}. 
580 @code{x} is an expression or a type.
582 @item Computed gotos: @code{&&label} returns a pointer of type 
583 @code{void *} on the goto label @code{label}. @code{goto *expr} can be
584 used to jump on the pointer resulting from @code{expr}.
586 @item Inline assembly with asm instruction:
587 @cindex inline assembly
588 @cindex assembly, inline
589 @cindex __asm__
590 @example
591 static inline void * my_memcpy(void * to, const void * from, size_t n)
593 int d0, d1, d2;
594 __asm__ __volatile__(
595         "rep ; movsl\n\t"
596         "testb $2,%b4\n\t"
597         "je 1f\n\t"
598         "movsw\n"
599         "1:\ttestb $1,%b4\n\t"
600         "je 2f\n\t"
601         "movsb\n"
602         "2:"
603         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
604         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
605         : "memory");
606 return (to);
608 @end example
610 @noindent
611 @cindex gas
612 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
613 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
614 operands are supported.
616 @item @code{__builtin_types_compatible_p()} and @code{__builtin_constant_p()} 
617 are supported.
619 @item @code{#pragma pack} is supported for win32 compatibility.
621 @end itemize
623 @section TinyCC extensions
625 @itemize
627 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to indicate that you use TCC.
629 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
631 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
632 @code{5}).
634 @item @code{__BOUNDS_CHECKING_ON} is defined if bound checking is activated.
636 @end itemize
638 @node asm
639 @chapter TinyCC Assembler
641 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
642 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
643 desactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
644 (the C compiler does not rely on the assembler).
646 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
647 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
648 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
650 @section Syntax
652 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
653 same as C.
655 @itemize
657 @item C and C++ comments are supported.
659 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
661 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
663 @end itemize
665 @section Expressions
667 @itemize
669 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
671 @item Unary operators: +, -, ~.
673 @item Binary operators in decreasing priority order:
675 @enumerate
676 @item *, /, %
677 @item &, |, ^
678 @item +, -
679 @end enumerate
681 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
682 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
683 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
684 are the same or if they are both defined and in the same section.
686 @end itemize
688 @section Labels
690 @itemize
692 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
694 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
695 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
696 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
698 @example
699  1:
700       jmp 1b /* jump to '1' label before */
701       jmp 1f /* jump to '1' label after */
702  1:
703 @end example
705 @end itemize
707 @section Directives
708 @cindex assembler directives
709 @cindex directives, assembler
710 @cindex align directive
711 @cindex skip directive
712 @cindex space directive
713 @cindex byte directive
714 @cindex word directive
715 @cindex short directive
716 @cindex int directive
717 @cindex long directive
718 @cindex quad directive
719 @cindex globl directive
720 @cindex global directive
721 @cindex section directive
722 @cindex text directive
723 @cindex data directive
724 @cindex bss directive
725 @cindex fill directive
726 @cindex org directive
727 @cindex previous directive
728 @cindex string directive
729 @cindex asciz directive
730 @cindex ascii directive
732 All directives are preceded by a '.'. The following directives are
733 supported:
735 @itemize
736 @item .align n[,value]
737 @item .skip n[,value]
738 @item .space n[,value]
739 @item .byte value1[,...]
740 @item .word value1[,...]
741 @item .short value1[,...]
742 @item .int value1[,...]
743 @item .long value1[,...]
744 @item .quad immediate_value1[,...]
745 @item .globl symbol
746 @item .global symbol
747 @item .section section
748 @item .text
749 @item .data
750 @item .bss
751 @item .fill repeat[,size[,value]]
752 @item .org n
753 @item .previous
754 @item .string string[,...]
755 @item .asciz string[,...]
756 @item .ascii string[,...]
757 @end itemize
759 @section X86 Assembler
760 @cindex assembler
762 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
763 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
764 tries to guess it from the operand sizes.
766 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
768 @node linker
769 @chapter TinyCC Linker
770 @cindex linker
772 @section ELF file generation
773 @cindex ELF
775 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
776 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
777 external linker.
779 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
780 position independent code (PIC). It means that the dynamic library
781 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
783 TCC linker eliminates unreferenced object code in libraries. A single pass is
784 done on the object and library list, so the order in which object files and
785 libraries are specified is important (same constraint as GNU ld). No grouping
786 options (@option{--start-group} and @option{--end-group}) are supported.
788 @section ELF file loader
790 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
791 libraries (.so).
793 @section PE-i386 file generation
794 @cindex PE-i386
796 TCC for Windows supports the native Win32 executable file format (PE-i386).  It
797 generates EXE files (console and gui) and DLL files.
799 For usage on Windows, see also tcc-win32.txt.
801 @section GNU Linker Scripts
802 @cindex scripts, linker
803 @cindex linker scripts
804 @cindex GROUP, linker command
805 @cindex FILE, linker command
806 @cindex OUTPUT_FORMAT, linker command
807 @cindex TARGET, linker command
809 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
810 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
811 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
813 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported. @code{OUTPUT_FORMAT}
814 and @code{TARGET} are ignored.
816 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
817 @example
818 /* GNU ld script
819    Use the shared library, but some functions are only in
820    the static library, so try that secondarily.  */
821 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
822 @end example
824 @node Bounds
825 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
826 @cindex bound checks
827 @cindex memory checks
829 This feature is activated with the @option{-b} (@pxref{Invoke}).
831 Note that pointer size is @emph{unchanged} and that code generated
832 with bound checks is @emph{fully compatible} with unchecked
833 code. When a pointer comes from unchecked code, it is assumed to be
834 valid. Even very obscure C code with casts should work correctly.
836 For more information about the ideas behind this method, see
837 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
839 Here are some examples of caught errors:
841 @table @asis
843 @item Invalid range with standard string function:
844 @example
846     char tab[10];
847     memset(tab, 0, 11);
849 @end example
851 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
852 @example
854     int tab[10];
855     for(i=0;i<11;i++) @{
856         sum += tab[i];
857     @}
859 @end example
861 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
862 @example
864     int *tab;
865     tab = malloc(20 * sizeof(int));
866     for(i=0;i<21;i++) @{
867         sum += tab4[i];
868     @}
869     free(tab);
871 @end example
873 @item Access of freed memory:
874 @example
876     int *tab;
877     tab = malloc(20 * sizeof(int));
878     free(tab);
879     for(i=0;i<20;i++) @{
880         sum += tab4[i];
881     @}
883 @end example
885 @item Double free:
886 @example
888     int *tab;
889     tab = malloc(20 * sizeof(int));
890     free(tab);
891     free(tab);
893 @end example
895 @end table
897 @node Libtcc
898 @chapter The @code{libtcc} library
900 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
901 dynamic code generation. 
903 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
904 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
906 The idea consists in giving a C string containing the program you want
907 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
908 symbol (function or variable) defined.
910 @node devel
911 @chapter Developer's guide
913 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
914 it if you do not intend to modify the TCC code.
916 @section File reading
918 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
919 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
920 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
921 character.
923 @section Lexer
925 @code{next()} reads the next token in the current
926 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
927 expansion.
929 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
930 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
931 contains additional infos about the token (for example a constant value
932 if number or string token).
934 @section Parser
936 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
937 except:
939 @itemize
941 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
942 is done to count the number of elements.
944 @item For architectures where arguments are evaluated in 
945 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
947 @end itemize
949 @section Types
951 The types are stored in a single 'int' variable. It was chosen in the
952 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
953 be the best solution.
955 @example
956 #define VT_INT        0  /* integer type */
957 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
958 #define VT_SHORT      2  /* short type */
959 #define VT_VOID       3  /* void type */
960 #define VT_PTR        4  /* pointer */
961 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
962 #define VT_FUNC       6  /* function type */
963 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
964 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
965 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
966 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
967 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
968 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
969 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
970                             during parsing) */
971 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
972 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
973 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
974 #define VT_VLA        0x20000 /* VLA type (also has VT_PTR and VT_ARRAY) */
975 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
976 #define VT_CONSTANT   0x0800  /* const modifier */
977 #define VT_VOLATILE   0x1000  /* volatile modifier */
978 #define VT_DEFSIGN    0x2000  /* signed type */
980 #define VT_STRUCT_SHIFT 18   /* structure/enum name shift (14 bits left) */
981 @end example
983 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
984 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
985 store an identifier reference.
987 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
988 longs.
990 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
991 @code{VT_ARRAY} set. Variable length arrays are considered as special
992 arrays and have flag @code{VT_VLA} set instead of @code{VT_ARRAY}.
994 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
995 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
996 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
997 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
999 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
1001 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
1002 integer:
1004 @example
1005 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
1006 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
1007 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
1008 #define VT_INLINE  0x00000400  /* inline definition */
1009 #define VT_IMPORT  0x00004000  /* win32: extern data imported from dll */
1010 #define VT_EXPORT  0x00008000  /* win32: data exported from dll */
1011 #define VT_WEAK    0x00010000  /* win32: data exported from dll */
1012 @end example
1014 @section Symbols
1016 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
1017 contains @code{Sym} structures.
1019 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
1020 an idenfier is also a token, so a string is never necessary to store
1021 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
1022 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
1023 usually a constant associated to the symbol like its address for normal
1024 symbols, and the number of entries for symbols representing arrays.
1025 Variable length array types use @code{Sym.c} as a location on the stack
1026 which holds the runtime sizeof for the type.
1028 Four main symbol stacks are defined:
1030 @table @code
1032 @item define_stack
1033 for the macros (@code{#define}s).
1035 @item global_stack
1036 for the global variables, functions and types.
1038 @item local_stack
1039 for the local variables, functions and types.
1041 @item global_label_stack
1042 for the local labels (for @code{goto}).
1044 @item label_stack
1045 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
1047 @end table
1049 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
1050 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
1051 symbol stack.
1053 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
1054 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
1055 is emptied.
1057 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
1058 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
1059 global stack.
1061 @section Sections
1063 The generated code and datas are written in sections. The structure
1064 @code{Section} contains all the necessary information for a given
1065 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
1066 is assumed for each section.
1068 The following sections are predefined:
1070 @table @code
1072 @item text_section
1073 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
1074 current position in the code section.
1076 @item data_section
1077 contains initialized data
1079 @item bss_section
1080 contains uninitialized data
1082 @item bounds_section
1083 @itemx lbounds_section
1084 are used when bound checking is activated
1086 @item stab_section
1087 @itemx stabstr_section
1088 are used when debugging is active to store debug information
1090 @item symtab_section
1091 @itemx strtab_section
1092 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
1094 @end table
1096 @section Code generation
1097 @cindex code generation
1099 @subsection Introduction
1101 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
1102 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
1103 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
1104 little complicated.
1106 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
1107 the expression level. No intermediate representation of expression is
1108 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
1110 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
1111 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
1113 @subsection The value stack
1114 @cindex value stack, introduction
1116 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
1117 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
1118 stack entry is the structure @code{SValue}.
1120 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
1121 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
1122 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
1123 defined:
1125 @example
1126 #define VT_CONST     0x00f0
1127 #define VT_LLOCAL    0x00f1
1128 #define VT_LOCAL     0x00f2
1129 #define VT_CMP       0x00f3
1130 #define VT_JMP       0x00f4
1131 #define VT_JMPI      0x00f5
1132 #define VT_LVAL      0x0100
1133 #define VT_SYM       0x0200
1134 #define VT_MUSTCAST  0x0400
1135 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
1136 #define VT_BOUNDED   0x8000
1137 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
1138 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
1139 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
1140 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
1141 @end example
1143 @table @code
1145 @item VT_CONST
1146 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
1147 @code{SValue.c}, depending on its type.
1149 @item VT_LOCAL
1150 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
1151 stack.
1153 @item VT_CMP
1154 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
1155 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
1156 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
1158 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
1159 put in a normal register.
1161 @item VT_JMP
1162 @itemx VT_JMPI
1163 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
1164 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
1166 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
1167 operators.
1169 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
1170 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
1171 taken.
1173 @item VT_LVAL
1174 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
1175 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
1176 the wanted value. 
1178 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
1179 understand how TCC works.
1181 @item VT_LVAL_BYTE
1182 @itemx VT_LVAL_SHORT
1183 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
1184 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
1185 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
1187 @item VT_LLOCAL
1188 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LVAL} must also be set with
1189 @code{VT_LLOCAL}. @code{VT_LLOCAL} can arise when a @code{VT_LVAL} in
1190 a register has to be saved to the stack, or it can come from an
1191 architecture-specific calling convention.
1193 @item VT_MUSTCAST
1194 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
1195 is used (lazy casting).
1197 @item VT_SYM
1198 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
1200 @item VT_MUSTBOUND
1201 @itemx VT_BOUNDED
1202 are only used for optional bound checking.
1204 @end table
1206 @subsection Manipulating the value stack
1207 @cindex value stack
1209 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
1210 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
1211 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
1212 previous @var{vtop} in a safe storage.
1214 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
1215 code (for example if stacked floating point registers are used as on
1216 x86).
1218 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
1219 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
1220 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
1221 important function} of the code generator.
1223 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
1224 entries.
1226 @subsection CPU dependent code generation
1227 @cindex CPU dependent
1228 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
1230 @table @code
1232 @item load()
1233 must generate the code needed to load a stack value into a register.
1235 @item store()
1236 must generate the code needed to store a register into a stack value
1237 lvalue.
1239 @item gfunc_start()
1240 @itemx gfunc_param()
1241 @itemx gfunc_call()
1242 should generate a function call
1244 @item gfunc_prolog()
1245 @itemx gfunc_epilog()
1246 should generate a function prolog/epilog.
1248 @item gen_opi(op)
1249 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
1250 entries of the stack which are guaranted to contain integer types.
1252 The result value should be put on the stack.
1254 @item gen_opf(op)
1255 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
1256 entries of the stack are guaranted to contain floating point values of
1257 same types.
1259 @item gen_cvt_itof()
1260 integer to floating point conversion.
1262 @item gen_cvt_ftoi()
1263 floating point to integer conversion.
1265 @item gen_cvt_ftof()
1266 floating point to floating point of different size conversion.
1268 @item gen_bounded_ptr_add()
1269 @item gen_bounded_ptr_deref()
1270 are only used for bounds checking.
1272 @end table
1274 @section Optimizations done
1275 @cindex optimizations
1276 @cindex constant propagation
1277 @cindex strength reduction
1278 @cindex comparison operators
1279 @cindex caching processor flags
1280 @cindex flags, caching
1281 @cindex jump optimization
1282 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1283 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1284 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1285 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1286 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1287 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1289 @unnumbered Concept Index
1290 @printindex cp
1292 @bye
1294 @c Local variables:
1295 @c fill-column: 78
1296 @c texinfo-column-for-description: 32
1297 @c End: