tccgen: Allow struct init from struct
[tinycc.git] / tcc-doc.texi
blobfa2232509425999183b4a412f03006e7d3358147
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 -v
180 Display TCC version.
182 @item -vv
183 Show included files.  As sole argument, print search dirs.  -vvv shows tries too.
185 @item -bench
186 Display compilation statistics.
188 @end table
190 Preprocessor options:
192 @table @option
193 @item -Idir
194 Specify an additional include path. Include paths are searched in the
195 order they are specified.
197 System include paths are always searched after. The default system
198 include paths are: @file{/usr/local/include}, @file{/usr/include}
199 and @file{PREFIX/lib/tcc/include}. (@file{PREFIX} is usually
200 @file{/usr} or @file{/usr/local}).
202 @item -Dsym[=val]
203 Define preprocessor symbol @samp{sym} to
204 val. If val is not present, its value is @samp{1}. Function-like macros can
205 also be defined: @option{-DF(a)=a+1}
207 @item -Usym
208 Undefine preprocessor symbol @samp{sym}.
210 @item -E
211 Preprocess only, to stdout or file (with -o).
213 @end table
215 Compilation flags:
217 Note: each of the following options has a negative form beginning with
218 @option{-fno-}.
220 @table @option
221 @item -funsigned-char
222 Let the @code{char} type be unsigned.
224 @item -fsigned-char
225 Let the @code{char} type be signed.
227 @item -fno-common
228 Do not generate common symbols for uninitialized data.
230 @item -fleading-underscore
231 Add a leading underscore at the beginning of each C symbol.
233 @item -fms-extensions
234 Allow a MS C compiler extensions to the language. Currently this
235 assumes a nested named structure declaration without an identifier
236 behaves like an unnamed one.
238 @item -fdollars-in-identifiers
239 Allow dollar signs in identifiers
241 @item -ftest-coverage
242 Create code coverage code. After running the resulting code an executable.tcov
243 or sofile.tcov file is generated with code coverage.
245 @end table
247 Warning options:
249 @table @option
250 @item -w
251 Disable all warnings.
253 @end table
255 Note: each of the following warning options has a negative form beginning with
256 @option{-Wno-}.
258 @table @option
259 @item -Wimplicit-function-declaration
260 Warn about implicit function declaration.
262 @item -Wunsupported
263 Warn about unsupported GCC features that are ignored by TCC.
265 @item -Wwrite-strings
266 Make string constants be of type @code{const char *} instead of @code{char
269 @item -Werror
270 Abort compilation if a warning is issued. Can be given an option to enable
271 the specified warning and turn it into an error, for example
272 @option{-Werror=unsupported}.
274 @item -Wall 
275 Activate some useful warnings.
277 @end table
279 Linker options:
281 @table @option
282 @item -Ldir
283 Specify an additional static library path for the @option{-l} option. The
284 default library paths are @file{/usr/local/lib}, @file{/usr/lib} and @file{/lib}.
286 @item -lxxx
287 Link your program with dynamic library libxxx.so or static library
288 libxxx.a. The library is searched in the paths specified by the
289 @option{-L} option and @env{LIBRARY_PATH} variable.
291 @item -Bdir
292 Set the path where the tcc internal libraries (and include files) can be
293 found (default is @file{PREFIX/lib/tcc}).
295 @item -shared
296 Generate a shared library instead of an executable.
298 @item -soname name
299 set name for shared library to be used at runtime
301 @item -static
302 Generate a statically linked executable (default is a shared linked
303 executable).
305 @item -rdynamic
306 Export global symbols to the dynamic linker. It is useful when a library
307 opened with @code{dlopen()} needs to access executable symbols.
309 @item -r
310 Generate an object file combining all input files.
312 @item -Wl,-rpath=path
313 Put custom search path for dynamic libraries into executable.
315 @item -Wl,--enable-new-dtags
316 When putting a custom search path for dynamic libraries into the executable,
317 create the new ELF dynamic tag DT_RUNPATH instead of the old legacy DT_RPATH.
319 @item -Wl,--oformat=fmt
320 Use @var{fmt} as output format. The supported output formats are:
321 @table @code
322 @item elf32-i386
323 ELF output format (default)
324 @item binary
325 Binary image (only for executable output)
326 @item coff
327 COFF output format (only for executable output for TMS320C67xx target)
328 @end table
330 @item -Wl,--export-all-symbols
331 @item -Wl,--export-dynamic
332 Export global symbols to the dynamic linker. It is useful when a library
333 opened with @code{dlopen()} needs to access executable symbols.
335 @item -Wl,-subsystem=console/gui/wince/...
336 Set type for PE (Windows) executables.
338 @item -Wl,-[Ttext=# | section-alignment=# | file-alignment=# | image-base=# | stack=#]
339 Modify executable layout.
341 @item -Wl,-Bsymbolic
342 Set DT_SYMBOLIC tag.
344 @item -Wl,-(no-)whole-archive
345 Turn on/off linking of all objects in archives.
347 @end table
349 Debugger options:
351 @table @option
352 @item -g
353 Generate run time debug information so that you get clear run time
354 error messages: @code{ test.c:68: in function 'test5()': dereferencing
355 invalid pointer} instead of the laconic @code{Segmentation
356 fault}.
358 @item -b
359 Generate additional support code to check memory allocations and array/pointer
360 bounds (@pxref{Bounds}). @option{-g} is implied.
362 @item -bt[N]
363 Display N callers in stack traces. This is useful with @option{-g} or @option{-b}.
364 With executables, additional support for stack traces is included.
366 A function @code{ int tcc_backtrace(const char *fmt, ...); } is provided
367 to trigger a stack trace with a message on demand.
369 @end table
371 Misc options:
373 @table @option
375 @item -M
376 Just output makefile fragment with dependencies
378 @item -MM
379 Like -M except mention only user header files, not system header files.
381 @item -MD
382 Generate makefile fragment with dependencies.
384 @item -MMD
385 Like -MD except mention only user header files, not system header files.
387 @item -MF depfile
388 Use @file{depfile} as output for -MD.
390 @item -print-search-dirs
391 Print the configured installation directory and a list of library
392 and include directories tcc will search.
394 @item -dumpversion
395 Print version.
397 @end table
399 Target specific options:
401 @table @option
402 @item -mms-bitfields
403 Use an algorithm for bitfield alignment consistent with MSVC. Default is
404 gcc's algorithm.
406 @item -mfloat-abi (ARM only)
407 Select the float ABI. Possible values: @code{softfp} and @code{hard}
409 @item -mno-sse
410 Do not use sse registers on x86_64
412 @item -m32, -m64
413 Pass command line to the i386/x86_64 cross compiler.
415 @end table
417 Note: GCC options @option{-Ox}, @option{-fx} and @option{-mx} are
418 ignored.
419 @c man end
421 @c man begin ENVIRONMENT
422 Environment variables that affect how tcc operates.
424 @table @option
426 @item CPATH
427 @item C_INCLUDE_PATH
428 A colon-separated list of directories searched for include files,
429 directories given with @option{-I} are searched first.
431 @item LIBRARY_PATH
432 A colon-separated list of directories searched for libraries for the
433 @option{-l} option, directories given with @option{-L} are searched first.
435 @end table
437 @c man end
439 @ignore
441 @setfilename tcc
442 @settitle Tiny C Compiler
444 @c man begin SEEALSO
445 cpp(1),
446 gcc(1)
447 @c man end
449 @c man begin AUTHOR
450 Fabrice Bellard
451 @c man end
453 @end ignore
455 @node Clang
456 @chapter C language support
458 @section ANSI C
460 TCC implements all the ANSI C standard, including structure bit fields
461 and floating point numbers (@code{long double}, @code{double}, and
462 @code{float} fully supported).
464 @section ISOC99 extensions
466 TCC implements many features of the new C standard: ISO C99. Currently
467 missing items are: complex and imaginary numbers.
469 Currently implemented ISOC99 features:
471 @itemize
473 @item variable length arrays.
475 @item 64 bit @code{long long} types are fully supported.
477 @item The boolean type @code{_Bool} is supported.
479 @item @code{__func__} is a string variable containing the current
480 function name.
482 @item Variadic macros: @code{__VA_ARGS__} can be used for
483    function-like macros:
484 @example
485     #define dprintf(level, __VA_ARGS__) printf(__VA_ARGS__)
486 @end example
488 @noindent
489 @code{dprintf} can then be used with a variable number of parameters.
491 @item Declarations can appear anywhere in a block (as in C++).
493 @item Array and struct/union elements can be initialized in any order by
494   using designators:
495 @example
496     struct @{ int x, y; @} st[10] = @{ [0].x = 1, [0].y = 2 @};
498     int tab[10] = @{ 1, 2, [5] = 5, [9] = 9@};
499 @end example
500     
501 @item Compound initializers are supported:
502 @example
503     int *p = (int [])@{ 1, 2, 3 @};
504 @end example
505 to initialize a pointer pointing to an initialized array. The same
506 works for structures and strings.
508 @item Hexadecimal floating point constants are supported:
509 @example
510           double d = 0x1234p10;
511 @end example
513 @noindent
514 is the same as writing 
515 @example
516           double d = 4771840.0;
517 @end example
519 @item @code{inline} keyword is ignored.
521 @item @code{restrict} keyword is ignored.
522 @end itemize
524 @section GNU C extensions
526 TCC implements some GNU C extensions:
528 @itemize
530 @item array designators can be used without '=': 
531 @example
532     int a[10] = @{ [0] 1, [5] 2, 3, 4 @};
533 @end example
535 @item Structure field designators can be a label: 
536 @example
537     struct @{ int x, y; @} st = @{ x: 1, y: 1@};
538 @end example
539 instead of
540 @example
541     struct @{ int x, y; @} st = @{ .x = 1, .y = 1@};
542 @end example
544 @item @code{\e} is ASCII character 27.
546 @item case ranges : ranges can be used in @code{case}s:
547 @example
548     switch(a) @{
549     case 1 @dots{} 9:
550           printf("range 1 to 9\n");
551           break;
552     default:
553           printf("unexpected\n");
554           break;
555     @}
556 @end example
558 @cindex aligned attribute
559 @cindex packed attribute
560 @cindex section attribute
561 @cindex unused attribute
562 @cindex cdecl attribute
563 @cindex stdcall attribute
564 @cindex regparm attribute
565 @cindex dllexport attribute
566 @cindex nodecorate attribute
568 @item The keyword @code{__attribute__} is handled to specify variable or
569 function attributes. The following attributes are supported:
570   @itemize
572   @item @code{aligned(n)}: align a variable or a structure field to n bytes
573 (must be a power of two).
575   @item @code{packed}: force alignment of a variable or a structure field to
576   1.
578   @item @code{section(name)}: generate function or data in assembly section
579 name (name is a string containing the section name) instead of the default
580 section.
582   @item @code{unused}: specify that the variable or the function is unused.
584   @item @code{cdecl}: use standard C calling convention (default).
586   @item @code{stdcall}: use Pascal-like calling convention.
588   @item @code{regparm(n)}: use fast i386 calling convention. @var{n} must be
589 between 1 and 3. The first @var{n} function parameters are respectively put in
590 registers @code{%eax}, @code{%edx} and @code{%ecx}.
592   @item @code{dllexport}: export function from dll/executable (win32 only)
594   @item @code{nodecorate}: do not apply any decorations that would otherwise be applied when exporting function from dll/executable (win32 only)
596   @end itemize
598 Here are some examples:
599 @example
600     int a __attribute__ ((aligned(8), section(".mysection")));
601 @end example
603 @noindent
604 align variable @code{a} to 8 bytes and put it in section @code{.mysection}.
606 @example
607     int my_add(int a, int b) __attribute__ ((section(".mycodesection"))) 
608     @{
609         return a + b;
610     @}
611 @end example
613 @noindent
614 generate function @code{my_add} in section @code{.mycodesection}.
616 @item GNU style variadic macros:
617 @example
618     #define dprintf(fmt, args@dots{}) printf(fmt, ## args)
620     dprintf("no arg\n");
621     dprintf("one arg %d\n", 1);
622 @end example
624 @item @code{__FUNCTION__} is interpreted as C99 @code{__func__} 
625 (so it has not exactly the same semantics as string literal GNUC
626 where it is a string literal).
628 @item The @code{__alignof__} keyword can be used as @code{sizeof} 
629 to get the alignment of a type or an expression.
631 @item The @code{typeof(x)} returns the type of @code{x}. 
632 @code{x} is an expression or a type.
634 @item Computed gotos: @code{&&label} returns a pointer of type 
635 @code{void *} on the goto label @code{label}. @code{goto *expr} can be
636 used to jump on the pointer resulting from @code{expr}.
638 @item Inline assembly with asm instruction:
639 @cindex inline assembly
640 @cindex assembly, inline
641 @cindex __asm__
642 @example
643 static inline void * my_memcpy(void * to, const void * from, size_t n)
645 int d0, d1, d2;
646 __asm__ __volatile__(
647         "rep ; movsl\n\t"
648         "testb $2,%b4\n\t"
649         "je 1f\n\t"
650         "movsw\n"
651         "1:\ttestb $1,%b4\n\t"
652         "je 2f\n\t"
653         "movsb\n"
654         "2:"
655         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
656         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
657         : "memory");
658 return (to);
660 @end example
662 @noindent
663 @cindex gas
664 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
665 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
666 operands are supported.
668 @item @code{__builtin_types_compatible_p()} and @code{__builtin_constant_p()} 
669 are supported.
671 @item @code{#pragma pack} is supported for win32 compatibility.
673 @end itemize
675 @section TinyCC extensions
677 @itemize
679 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to indicate that you use TCC.
681 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
683 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
684 @code{5}).
686 @end itemize
688 @node asm
689 @chapter TinyCC Assembler
691 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
692 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
693 deactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
694 (the C compiler does not rely on the assembler).
696 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
697 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
698 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
700 @section Syntax
702 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
703 same as C.
705 @itemize
707 @item C and C++ comments are supported.
709 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
711 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
713 @end itemize
715 @section Expressions
717 @itemize
719 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
721 @item Unary operators: +, -, ~.
723 @item Binary operators in decreasing priority order:
725 @enumerate
726 @item *, /, %
727 @item &, |, ^
728 @item +, -
729 @end enumerate
731 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
732 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
733 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
734 are the same or if they are both defined and in the same section.
736 @end itemize
738 @section Labels
740 @itemize
742 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
744 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
745 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
746 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
748 @example
749  1:
750       jmp 1b /* jump to '1' label before */
751       jmp 1f /* jump to '1' label after */
752  1:
753 @end example
755 @end itemize
757 @section Directives
758 @cindex assembler directives
759 @cindex directives, assembler
760 @cindex align directive
761 @cindex skip directive
762 @cindex space directive
763 @cindex byte directive
764 @cindex word directive
765 @cindex short directive
766 @cindex int directive
767 @cindex long directive
768 @cindex quad directive
769 @cindex globl directive
770 @cindex global directive
771 @cindex section directive
772 @cindex text directive
773 @cindex data directive
774 @cindex bss directive
775 @cindex fill directive
776 @cindex org directive
777 @cindex previous directive
778 @cindex string directive
779 @cindex asciz directive
780 @cindex ascii directive
782 All directives are preceded by a '.'. The following directives are
783 supported:
785 @itemize
786 @item .align n[,value]
787 @item .skip n[,value]
788 @item .space n[,value]
789 @item .byte value1[,...]
790 @item .word value1[,...]
791 @item .short value1[,...]
792 @item .int value1[,...]
793 @item .long value1[,...]
794 @item .quad immediate_value1[,...]
795 @item .globl symbol
796 @item .global symbol
797 @item .section section
798 @item .text
799 @item .data
800 @item .bss
801 @item .fill repeat[,size[,value]]
802 @item .org n
803 @item .previous
804 @item .string string[,...]
805 @item .asciz string[,...]
806 @item .ascii string[,...]
807 @end itemize
809 @section X86 Assembler
810 @cindex assembler
812 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
813 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
814 tries to guess it from the operand sizes.
816 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
818 @node linker
819 @chapter TinyCC Linker
820 @cindex linker
822 @section ELF file generation
823 @cindex ELF
825 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
826 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
827 external linker.
829 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
830 position independent code (PIC). It means that the dynamic library
831 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
833 TCC linker eliminates unreferenced object code in libraries. A single pass is
834 done on the object and library list, so the order in which object files and
835 libraries are specified is important (same constraint as GNU ld). No grouping
836 options (@option{--start-group} and @option{--end-group}) are supported.
838 @section ELF file loader
840 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
841 libraries (.so).
843 @section PE-i386 file generation
844 @cindex PE-i386
846 TCC for Windows supports the native Win32 executable file format (PE-i386).  It
847 generates EXE files (console and gui) and DLL files.
849 For usage on Windows, see also tcc-win32.txt.
851 @section GNU Linker Scripts
852 @cindex scripts, linker
853 @cindex linker scripts
854 @cindex GROUP, linker command
855 @cindex FILE, linker command
856 @cindex OUTPUT_FORMAT, linker command
857 @cindex TARGET, linker command
859 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
860 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
861 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
863 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported. @code{OUTPUT_FORMAT}
864 and @code{TARGET} are ignored.
866 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
867 @example
868 /* GNU ld script
869    Use the shared library, but some functions are only in
870    the static library, so try that secondarily.  */
871 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
872 @end example
874 @node Bounds
875 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
876 @cindex bound checks
877 @cindex memory checks
879 This feature is activated with the @option{-b} option (@pxref{Invoke}).
880 Here are some examples of caught errors:
882 @table @asis
884 @item Invalid range with standard string function:
885 @example
887     char tab[10];
888     memset(tab, 0, 11);
890 @end example
892 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
893 @example
895     int tab[10];
896     for(i=0;i<11;i++) @{
897         sum += tab[i];
898     @}
900 @end example
902 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
903 @example
905     int *tab;
906     tab = malloc(20 * sizeof(int));
907     for(i=0;i<21;i++) @{
908         sum += tab[i];
909     @}
910     free(tab);
912 @end example
914 @item Access of freed memory:
915 @example
917     int *tab;
918     tab = malloc(20 * sizeof(int));
919     free(tab);
920     for(i=0;i<20;i++) @{
921         sum += tab[i];
922     @}
924 @end example
926 @item Double free:
927 @example
929     int *tab;
930     tab = malloc(20 * sizeof(int));
931     free(tab);
932     free(tab);
934 @end example
935 @end table
937 TCC defines @code{__BOUNDS_CHECKING_ON} if activated.
939 There are five environment variables that can be used to control the behavior:
940 @itemize
941 @item TCC_BOUNDS_WARN_POINTER_ADD
942 - Print warning when pointer add creates an illegal pointer.
943 @item TCC_BOUNDS_PRINT_CALLS
944 - Print bound checking calls. Can be used for debugging.
945 @item TCC_BOUNDS_PRINT_HEAP
946 - Print heap objects that are not freed at exit of program.
947 @item TCC_BOUNDS_PRINT_STATISTIC
948 - Print statistic information at exit of program.
949 @item TCC_BOUNDS_NEVER_FATAL
950 - Try to continue in case of a bound checking error.
951 @end itemize
953 Also, a function @code{__bounds_checking(x)} can be used to turn off/on bounds
954 checking from usercode (see below).
956 Notes:
957 @itemize
958 @item Only available on i386 (linux and windows), x86_64 (linux and windows),
959 arm, arm64 and riscv64 for the moment.
960 @item The generated code is slower and bigger.
961 @item The bound checking code is not included in shared libraries. The main
962 executable should always be compiled with the @option{-b}.
963 @item Pointer size is @emph{unchanged} and code generated with bound checks is
964 @emph{fully compatible} with unchecked code. When a pointer comes from
965 unchecked code, it is assumed to be valid. Even very obscure C code with
966 casts should work correctly.
967 @item Signal handlers are not compatible with bounds checking. The
968 bounds checking code disables checking in signal/sigaction handlers.
969 The fork() function call in a multi threaded application is also a problem.
970 The bound checking code fixes this for the child process.
971 @item The reason that signals and fork have problems is that we use locking
972 inside the bounds checking code.
973 Inside a signal handler we can not use locks. Also in a multi threaded
974 application after a fork the child process can have the lock set
975 by another thread.
976 @item The BOUNDS_CHECKING_OFF and BOUNDS_CHECKING_ON can also be used to
977 disable bounds checking for some code.
978 @item The __bounds_checking call adds a value to a thread local value.
979 The value starts at 0. If the value is not 0 the code is not checked
980 for bounds checking errors.
981 @end itemize
983 @example
984 #if defined(__TINYC__) && __BOUNDS_CHECKING_ON
985 extern void __bounds_checking (int x);
986 # define BOUNDS_CHECKING_OFF __bounds_checking(1)
987 # define BOUNDS_CHECKING_ON  __bounds_checking(-1)
988 #else
989 # define BOUNDS_CHECKING_OFF
990 # define BOUNDS_CHECKING_ON
991 #endif
992 @end example
994 For more information about the ideas behind this method, see
995 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
997 @node Libtcc
998 @chapter The @code{libtcc} library
1000 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
1001 dynamic code generation. 
1003 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
1004 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
1006 The idea consists in giving a C string containing the program you want
1007 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
1008 symbol (function or variable) defined.
1010 @node devel
1011 @chapter Developer's guide
1013 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
1014 it if you do not intend to modify the TCC code.
1016 @section File reading
1018 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
1019 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
1020 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
1021 character.
1023 @section Lexer
1025 @code{next()} reads the next token in the current
1026 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
1027 expansion.
1029 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
1030 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
1031 contains additional infos about the token (for example a constant value
1032 if number or string token).
1034 @section Parser
1036 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
1037 except:
1039 @itemize
1041 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
1042 is done to count the number of elements.
1044 @item For architectures where arguments are evaluated in 
1045 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
1047 @end itemize
1049 @section Types
1051 The types are stored in a single 'int' variable. It was chosen in the
1052 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
1053 be the best solution.
1055 @example
1056 #define VT_INT        0  /* integer type */
1057 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
1058 #define VT_SHORT      2  /* short type */
1059 #define VT_VOID       3  /* void type */
1060 #define VT_PTR        4  /* pointer */
1061 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
1062 #define VT_FUNC       6  /* function type */
1063 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
1064 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
1065 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
1066 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
1067 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
1068 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
1069 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
1070                             during parsing) */
1071 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
1072 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
1073 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
1074 #define VT_VLA        0x20000 /* VLA type (also has VT_PTR and VT_ARRAY) */
1075 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
1076 #define VT_CONSTANT   0x0800  /* const modifier */
1077 #define VT_VOLATILE   0x1000  /* volatile modifier */
1078 #define VT_DEFSIGN    0x2000  /* signed type */
1080 #define VT_STRUCT_SHIFT 18   /* structure/enum name shift (14 bits left) */
1081 @end example
1083 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
1084 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
1085 store an identifier reference.
1087 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1088 longs.
1090 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
1091 @code{VT_ARRAY} set. Variable length arrays are considered as special
1092 arrays and have flag @code{VT_VLA} set instead of @code{VT_ARRAY}.
1094 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1095 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
1096 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
1097 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
1099 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
1101 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
1102 integer:
1104 @example
1105 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
1106 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
1107 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
1108 #define VT_INLINE  0x00000400  /* inline definition */
1109 #define VT_IMPORT  0x00004000  /* win32: extern data imported from dll */
1110 #define VT_EXPORT  0x00008000  /* win32: data exported from dll */
1111 #define VT_WEAK    0x00010000  /* win32: data exported from dll */
1112 @end example
1114 @section Symbols
1116 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
1117 contains @code{Sym} structures.
1119 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
1120 an identifier is also a token, so a string is never necessary to store
1121 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
1122 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
1123 usually a constant associated to the symbol like its address for normal
1124 symbols, and the number of entries for symbols representing arrays.
1125 Variable length array types use @code{Sym.c} as a location on the stack
1126 which holds the runtime sizeof for the type.
1128 Four main symbol stacks are defined:
1130 @table @code
1132 @item define_stack
1133 for the macros (@code{#define}s).
1135 @item global_stack
1136 for the global variables, functions and types.
1138 @item local_stack
1139 for the local variables, functions and types.
1141 @item global_label_stack
1142 for the local labels (for @code{goto}).
1144 @item label_stack
1145 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
1147 @end table
1149 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
1150 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
1151 symbol stack.
1153 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
1154 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
1155 is emptied.
1157 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
1158 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
1159 global stack.
1161 @section Sections
1163 The generated code and data are written in sections. The structure
1164 @code{Section} contains all the necessary information for a given
1165 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
1166 is assumed for each section.
1168 The following sections are predefined:
1170 @table @code
1172 @item text_section
1173 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
1174 current position in the code section.
1176 @item data_section
1177 contains initialized data
1179 @item bss_section
1180 contains uninitialized data
1182 @item bounds_section
1183 @itemx lbounds_section
1184 are used when bound checking is activated
1186 @item stab_section
1187 @itemx stabstr_section
1188 are used when debugging is active to store debug information
1190 @item symtab_section
1191 @itemx strtab_section
1192 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
1194 @end table
1196 @section Code generation
1197 @cindex code generation
1199 @subsection Introduction
1201 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
1202 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
1203 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
1204 little complicated.
1206 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
1207 the expression level. No intermediate representation of expression is
1208 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
1210 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
1211 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
1213 @subsection The value stack
1214 @cindex value stack, introduction
1216 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
1217 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
1218 stack entry is the structure @code{SValue}.
1220 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
1221 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
1222 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
1223 defined:
1225 @example
1226 #define VT_CONST     0x00f0
1227 #define VT_LLOCAL    0x00f1
1228 #define VT_LOCAL     0x00f2
1229 #define VT_CMP       0x00f3
1230 #define VT_JMP       0x00f4
1231 #define VT_JMPI      0x00f5
1232 #define VT_LVAL      0x0100
1233 #define VT_SYM       0x0200
1234 #define VT_MUSTCAST  0x0400
1235 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
1236 #define VT_BOUNDED   0x8000
1237 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
1238 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
1239 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
1240 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
1241 @end example
1243 @table @code
1245 @item VT_CONST
1246 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
1247 @code{SValue.c}, depending on its type.
1249 @item VT_LOCAL
1250 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
1251 stack.
1253 @item VT_CMP
1254 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
1255 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
1256 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
1258 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
1259 put in a normal register.
1261 @item VT_JMP
1262 @itemx VT_JMPI
1263 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
1264 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
1266 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
1267 operators.
1269 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
1270 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
1271 taken.
1273 @item VT_LVAL
1274 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
1275 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
1276 the wanted value. 
1278 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
1279 understand how TCC works.
1281 @item VT_LVAL_BYTE
1282 @itemx VT_LVAL_SHORT
1283 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
1284 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
1285 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
1287 @item VT_LLOCAL
1288 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LVAL} must also be set with
1289 @code{VT_LLOCAL}. @code{VT_LLOCAL} can arise when a @code{VT_LVAL} in
1290 a register has to be saved to the stack, or it can come from an
1291 architecture-specific calling convention.
1293 @item VT_MUSTCAST
1294 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
1295 is used (lazy casting).
1297 @item VT_SYM
1298 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
1300 @item VT_MUSTBOUND
1301 @itemx VT_BOUNDED
1302 are only used for optional bound checking.
1304 @end table
1306 @subsection Manipulating the value stack
1307 @cindex value stack
1309 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
1310 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
1311 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
1312 previous @var{vtop} in a safe storage.
1314 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
1315 code (for example if stacked floating point registers are used as on
1316 x86).
1318 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
1319 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
1320 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
1321 important function} of the code generator.
1323 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
1324 entries.
1326 @subsection CPU dependent code generation
1327 @cindex CPU dependent
1328 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
1330 @table @code
1332 @item load()
1333 must generate the code needed to load a stack value into a register.
1335 @item store()
1336 must generate the code needed to store a register into a stack value
1337 lvalue.
1339 @item gfunc_start()
1340 @itemx gfunc_param()
1341 @itemx gfunc_call()
1342 should generate a function call
1344 @item gfunc_prolog()
1345 @itemx gfunc_epilog()
1346 should generate a function prolog/epilog.
1348 @item gen_opi(op)
1349 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
1350 entries of the stack which are guaranteed to contain integer types.
1352 The result value should be put on the stack.
1354 @item gen_opf(op)
1355 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
1356 entries of the stack are guaranteed to contain floating point values of
1357 same types.
1359 @item gen_cvt_itof()
1360 integer to floating point conversion.
1362 @item gen_cvt_ftoi()
1363 floating point to integer conversion.
1365 @item gen_cvt_ftof()
1366 floating point to floating point of different size conversion.
1368 @end table
1370 @section Optimizations done
1371 @cindex optimizations
1372 @cindex constant propagation
1373 @cindex strength reduction
1374 @cindex comparison operators
1375 @cindex caching processor flags
1376 @cindex flags, caching
1377 @cindex jump optimization
1378 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1379 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1380 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1381 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1382 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1383 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1385 @unnumbered Concept Index
1386 @printindex cp
1388 @bye
1390 @c Local variables:
1391 @c fill-column: 78
1392 @c texinfo-column-for-description: 32
1393 @c End: