Makefile for Windows native tcc handles recent UNICODE support
[tinycc.git] / tcc-doc.texi
blobdb1d28f6917566ce257fb0c4c66b3224ace0d7f0
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 @end table
243 Warning options:
245 @table @option
246 @item -w
247 Disable all warnings.
249 @end table
251 Note: each of the following warning options has a negative form beginning with
252 @option{-Wno-}.
254 @table @option
255 @item -Wimplicit-function-declaration
256 Warn about implicit function declaration.
258 @item -Wunsupported
259 Warn about unsupported GCC features that are ignored by TCC.
261 @item -Wwrite-strings
262 Make string constants be of type @code{const char *} instead of @code{char
265 @item -Werror
266 Abort compilation if warnings are issued.
268 @item -Wall 
269 Activate all warnings, except @option{-Werror}, @option{-Wunusupported} and
270 @option{-Wwrite-strings}.
272 @end table
274 Linker options:
276 @table @option
277 @item -Ldir
278 Specify an additional static library path for the @option{-l} option. The
279 default library paths are @file{/usr/local/lib}, @file{/usr/lib} and @file{/lib}.
281 @item -lxxx
282 Link your program with dynamic library libxxx.so or static library
283 libxxx.a. The library is searched in the paths specified by the
284 @option{-L} option and @env{LIBRARY_PATH} variable.
286 @item -Bdir
287 Set the path where the tcc internal libraries (and include files) can be
288 found (default is @file{PREFIX/lib/tcc}).
290 @item -shared
291 Generate a shared library instead of an executable.
293 @item -soname name
294 set name for shared library to be used at runtime
296 @item -static
297 Generate a statically linked executable (default is a shared linked
298 executable).
300 @item -rdynamic
301 Export global symbols to the dynamic linker. It is useful when a library
302 opened with @code{dlopen()} needs to access executable symbols.
304 @item -r
305 Generate an object file combining all input files.
307 @item -Wl,-rpath=path
308 Put custom search path for dynamic libraries into executable.
310 @item -Wl,--oformat=fmt
311 Use @var{fmt} as output format. The supported output formats are:
312 @table @code
313 @item elf32-i386
314 ELF output format (default)
315 @item binary
316 Binary image (only for executable output)
317 @item coff
318 COFF output format (only for executable output for TMS320C67xx target)
319 @end table
321 @item -Wl,-subsystem=console/gui/wince/...
322 Set type for PE (Windows) executables.
324 @item -Wl,-[Ttext=# | section-alignment=# | file-alignment=# | image-base=# | stack=#]
325 Modify executable layout.
327 @item -Wl,-Bsymbolic
328 Set DT_SYMBOLIC tag.
330 @item -Wl,-(no-)whole-archive
331 Turn on/off linking of all objects in archives.
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 @item -print-search-dirs
367 Print the configured installation directory and a list of library
368 and include directories tcc will search.
370 @item -dumpversion
371 Print version.
373 @end table
375 Target specific options:
377 @table @option
378 @item -mms-bitfields
379 Use an algorithm for bitfield alignment consistent with MSVC. Default is
380 gcc's algorithm.
382 @item -mfloat-abi (ARM only)
383 Select the float ABI. Possible values: @code{softfp} and @code{hard}
385 @item -mno-sse
386 Do not use sse registers on x86-64
388 @item -m32, -m64
389 Pass command line to the i386/x86-64 cross compiler.
391 @end table
393 Note: GCC options @option{-Ox}, @option{-fx} and @option{-mx} are
394 ignored.
395 @c man end
397 @c man begin ENVIRONMENT
398 Environment variables that affect how tcc operates.
400 @table @option
402 @item CPATH
403 @item C_INCLUDE_PATH
404 A colon-separated list of directories searched for include files,
405 directories given with @option{-I} are searched first.
407 @item LIBRARY_PATH
408 A colon-separated list of directories searched for libraries for the
409 @option{-l} option, directories given with @option{-L} are searched first.
411 @end table
413 @c man end
415 @ignore
417 @setfilename tcc
418 @settitle Tiny C Compiler
420 @c man begin SEEALSO
421 cpp(1),
422 gcc(1)
423 @c man end
425 @c man begin AUTHOR
426 Fabrice Bellard
427 @c man end
429 @end ignore
431 @node Clang
432 @chapter C language support
434 @section ANSI C
436 TCC implements all the ANSI C standard, including structure bit fields
437 and floating point numbers (@code{long double}, @code{double}, and
438 @code{float} fully supported).
440 @section ISOC99 extensions
442 TCC implements many features of the new C standard: ISO C99. Currently
443 missing items are: complex and imaginary numbers.
445 Currently implemented ISOC99 features:
447 @itemize
449 @item variable length arrays.
451 @item 64 bit @code{long long} types are fully supported.
453 @item The boolean type @code{_Bool} is supported.
455 @item @code{__func__} is a string variable containing the current
456 function name.
458 @item Variadic macros: @code{__VA_ARGS__} can be used for
459    function-like macros:
460 @example
461     #define dprintf(level, __VA_ARGS__) printf(__VA_ARGS__)
462 @end example
464 @noindent
465 @code{dprintf} can then be used with a variable number of parameters.
467 @item Declarations can appear anywhere in a block (as in C++).
469 @item Array and struct/union elements can be initialized in any order by
470   using designators:
471 @example
472     struct @{ int x, y; @} st[10] = @{ [0].x = 1, [0].y = 2 @};
474     int tab[10] = @{ 1, 2, [5] = 5, [9] = 9@};
475 @end example
476     
477 @item Compound initializers are supported:
478 @example
479     int *p = (int [])@{ 1, 2, 3 @};
480 @end example
481 to initialize a pointer pointing to an initialized array. The same
482 works for structures and strings.
484 @item Hexadecimal floating point constants are supported:
485 @example
486           double d = 0x1234p10;
487 @end example
489 @noindent
490 is the same as writing 
491 @example
492           double d = 4771840.0;
493 @end example
495 @item @code{inline} keyword is ignored.
497 @item @code{restrict} keyword is ignored.
498 @end itemize
500 @section GNU C extensions
502 TCC implements some GNU C extensions:
504 @itemize
506 @item array designators can be used without '=': 
507 @example
508     int a[10] = @{ [0] 1, [5] 2, 3, 4 @};
509 @end example
511 @item Structure field designators can be a label: 
512 @example
513     struct @{ int x, y; @} st = @{ x: 1, y: 1@};
514 @end example
515 instead of
516 @example
517     struct @{ int x, y; @} st = @{ .x = 1, .y = 1@};
518 @end example
520 @item @code{\e} is ASCII character 27.
522 @item case ranges : ranges can be used in @code{case}s:
523 @example
524     switch(a) @{
525     case 1 @dots{} 9:
526           printf("range 1 to 9\n");
527           break;
528     default:
529           printf("unexpected\n");
530           break;
531     @}
532 @end example
534 @cindex aligned attribute
535 @cindex packed attribute
536 @cindex section attribute
537 @cindex unused attribute
538 @cindex cdecl attribute
539 @cindex stdcall attribute
540 @cindex regparm attribute
541 @cindex dllexport attribute
543 @item The keyword @code{__attribute__} is handled to specify variable or
544 function attributes. The following attributes are supported:
545   @itemize
547   @item @code{aligned(n)}: align a variable or a structure field to n bytes
548 (must be a power of two).
550   @item @code{packed}: force alignment of a variable or a structure field to
551   1.
553   @item @code{section(name)}: generate function or data in assembly section
554 name (name is a string containing the section name) instead of the default
555 section.
557   @item @code{unused}: specify that the variable or the function is unused.
559   @item @code{cdecl}: use standard C calling convention (default).
561   @item @code{stdcall}: use Pascal-like calling convention.
563   @item @code{regparm(n)}: use fast i386 calling convention. @var{n} must be
564 between 1 and 3. The first @var{n} function parameters are respectively put in
565 registers @code{%eax}, @code{%edx} and @code{%ecx}.
567   @item @code{dllexport}: export function from dll/executable (win32 only)
569   @end itemize
571 Here are some examples:
572 @example
573     int a __attribute__ ((aligned(8), section(".mysection")));
574 @end example
576 @noindent
577 align variable @code{a} to 8 bytes and put it in section @code{.mysection}.
579 @example
580     int my_add(int a, int b) __attribute__ ((section(".mycodesection"))) 
581     @{
582         return a + b;
583     @}
584 @end example
586 @noindent
587 generate function @code{my_add} in section @code{.mycodesection}.
589 @item GNU style variadic macros:
590 @example
591     #define dprintf(fmt, args@dots{}) printf(fmt, ## args)
593     dprintf("no arg\n");
594     dprintf("one arg %d\n", 1);
595 @end example
597 @item @code{__FUNCTION__} is interpreted as C99 @code{__func__} 
598 (so it has not exactly the same semantics as string literal GNUC
599 where it is a string literal).
601 @item The @code{__alignof__} keyword can be used as @code{sizeof} 
602 to get the alignment of a type or an expression.
604 @item The @code{typeof(x)} returns the type of @code{x}. 
605 @code{x} is an expression or a type.
607 @item Computed gotos: @code{&&label} returns a pointer of type 
608 @code{void *} on the goto label @code{label}. @code{goto *expr} can be
609 used to jump on the pointer resulting from @code{expr}.
611 @item Inline assembly with asm instruction:
612 @cindex inline assembly
613 @cindex assembly, inline
614 @cindex __asm__
615 @example
616 static inline void * my_memcpy(void * to, const void * from, size_t n)
618 int d0, d1, d2;
619 __asm__ __volatile__(
620         "rep ; movsl\n\t"
621         "testb $2,%b4\n\t"
622         "je 1f\n\t"
623         "movsw\n"
624         "1:\ttestb $1,%b4\n\t"
625         "je 2f\n\t"
626         "movsb\n"
627         "2:"
628         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
629         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
630         : "memory");
631 return (to);
633 @end example
635 @noindent
636 @cindex gas
637 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
638 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
639 operands are supported.
641 @item @code{__builtin_types_compatible_p()} and @code{__builtin_constant_p()} 
642 are supported.
644 @item @code{#pragma pack} is supported for win32 compatibility.
646 @end itemize
648 @section TinyCC extensions
650 @itemize
652 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to indicate that you use TCC.
654 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
656 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
657 @code{5}).
659 @item @code{__BOUNDS_CHECKING_ON} is defined if bound checking is activated.
661 @end itemize
663 @node asm
664 @chapter TinyCC Assembler
666 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
667 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
668 desactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
669 (the C compiler does not rely on the assembler).
671 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
672 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
673 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
675 @section Syntax
677 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
678 same as C.
680 @itemize
682 @item C and C++ comments are supported.
684 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
686 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
688 @end itemize
690 @section Expressions
692 @itemize
694 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
696 @item Unary operators: +, -, ~.
698 @item Binary operators in decreasing priority order:
700 @enumerate
701 @item *, /, %
702 @item &, |, ^
703 @item +, -
704 @end enumerate
706 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
707 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
708 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
709 are the same or if they are both defined and in the same section.
711 @end itemize
713 @section Labels
715 @itemize
717 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
719 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
720 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
721 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
723 @example
724  1:
725       jmp 1b /* jump to '1' label before */
726       jmp 1f /* jump to '1' label after */
727  1:
728 @end example
730 @end itemize
732 @section Directives
733 @cindex assembler directives
734 @cindex directives, assembler
735 @cindex align directive
736 @cindex skip directive
737 @cindex space directive
738 @cindex byte directive
739 @cindex word directive
740 @cindex short directive
741 @cindex int directive
742 @cindex long directive
743 @cindex quad directive
744 @cindex globl directive
745 @cindex global directive
746 @cindex section directive
747 @cindex text directive
748 @cindex data directive
749 @cindex bss directive
750 @cindex fill directive
751 @cindex org directive
752 @cindex previous directive
753 @cindex string directive
754 @cindex asciz directive
755 @cindex ascii directive
757 All directives are preceded by a '.'. The following directives are
758 supported:
760 @itemize
761 @item .align n[,value]
762 @item .skip n[,value]
763 @item .space n[,value]
764 @item .byte value1[,...]
765 @item .word value1[,...]
766 @item .short value1[,...]
767 @item .int value1[,...]
768 @item .long value1[,...]
769 @item .quad immediate_value1[,...]
770 @item .globl symbol
771 @item .global symbol
772 @item .section section
773 @item .text
774 @item .data
775 @item .bss
776 @item .fill repeat[,size[,value]]
777 @item .org n
778 @item .previous
779 @item .string string[,...]
780 @item .asciz string[,...]
781 @item .ascii string[,...]
782 @end itemize
784 @section X86 Assembler
785 @cindex assembler
787 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
788 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
789 tries to guess it from the operand sizes.
791 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
793 @node linker
794 @chapter TinyCC Linker
795 @cindex linker
797 @section ELF file generation
798 @cindex ELF
800 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
801 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
802 external linker.
804 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
805 position independent code (PIC). It means that the dynamic library
806 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
808 TCC linker eliminates unreferenced object code in libraries. A single pass is
809 done on the object and library list, so the order in which object files and
810 libraries are specified is important (same constraint as GNU ld). No grouping
811 options (@option{--start-group} and @option{--end-group}) are supported.
813 @section ELF file loader
815 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
816 libraries (.so).
818 @section PE-i386 file generation
819 @cindex PE-i386
821 TCC for Windows supports the native Win32 executable file format (PE-i386).  It
822 generates EXE files (console and gui) and DLL files.
824 For usage on Windows, see also tcc-win32.txt.
826 @section GNU Linker Scripts
827 @cindex scripts, linker
828 @cindex linker scripts
829 @cindex GROUP, linker command
830 @cindex FILE, linker command
831 @cindex OUTPUT_FORMAT, linker command
832 @cindex TARGET, linker command
834 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
835 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
836 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
838 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported. @code{OUTPUT_FORMAT}
839 and @code{TARGET} are ignored.
841 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
842 @example
843 /* GNU ld script
844    Use the shared library, but some functions are only in
845    the static library, so try that secondarily.  */
846 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
847 @end example
849 @node Bounds
850 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
851 @cindex bound checks
852 @cindex memory checks
854 This feature is activated with the @option{-b} (@pxref{Invoke}).
856 Note that pointer size is @emph{unchanged} and that code generated
857 with bound checks is @emph{fully compatible} with unchecked
858 code. When a pointer comes from unchecked code, it is assumed to be
859 valid. Even very obscure C code with casts should work correctly.
861 For more information about the ideas behind this method, see
862 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
864 Here are some examples of caught errors:
866 @table @asis
868 @item Invalid range with standard string function:
869 @example
871     char tab[10];
872     memset(tab, 0, 11);
874 @end example
876 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
877 @example
879     int tab[10];
880     for(i=0;i<11;i++) @{
881         sum += tab[i];
882     @}
884 @end example
886 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
887 @example
889     int *tab;
890     tab = malloc(20 * sizeof(int));
891     for(i=0;i<21;i++) @{
892         sum += tab4[i];
893     @}
894     free(tab);
896 @end example
898 @item Access of freed memory:
899 @example
901     int *tab;
902     tab = malloc(20 * sizeof(int));
903     free(tab);
904     for(i=0;i<20;i++) @{
905         sum += tab4[i];
906     @}
908 @end example
910 @item Double free:
911 @example
913     int *tab;
914     tab = malloc(20 * sizeof(int));
915     free(tab);
916     free(tab);
918 @end example
920 @end table
922 @node Libtcc
923 @chapter The @code{libtcc} library
925 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
926 dynamic code generation. 
928 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
929 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
931 The idea consists in giving a C string containing the program you want
932 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
933 symbol (function or variable) defined.
935 @node devel
936 @chapter Developer's guide
938 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
939 it if you do not intend to modify the TCC code.
941 @section File reading
943 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
944 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
945 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
946 character.
948 @section Lexer
950 @code{next()} reads the next token in the current
951 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
952 expansion.
954 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
955 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
956 contains additional infos about the token (for example a constant value
957 if number or string token).
959 @section Parser
961 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
962 except:
964 @itemize
966 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
967 is done to count the number of elements.
969 @item For architectures where arguments are evaluated in 
970 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
972 @end itemize
974 @section Types
976 The types are stored in a single 'int' variable. It was chosen in the
977 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
978 be the best solution.
980 @example
981 #define VT_INT        0  /* integer type */
982 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
983 #define VT_SHORT      2  /* short type */
984 #define VT_VOID       3  /* void type */
985 #define VT_PTR        4  /* pointer */
986 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
987 #define VT_FUNC       6  /* function type */
988 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
989 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
990 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
991 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
992 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
993 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
994 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
995                             during parsing) */
996 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
997 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
998 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
999 #define VT_VLA        0x20000 /* VLA type (also has VT_PTR and VT_ARRAY) */
1000 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
1001 #define VT_CONSTANT   0x0800  /* const modifier */
1002 #define VT_VOLATILE   0x1000  /* volatile modifier */
1003 #define VT_DEFSIGN    0x2000  /* signed type */
1005 #define VT_STRUCT_SHIFT 18   /* structure/enum name shift (14 bits left) */
1006 @end example
1008 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
1009 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
1010 store an identifier reference.
1012 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1013 longs.
1015 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
1016 @code{VT_ARRAY} set. Variable length arrays are considered as special
1017 arrays and have flag @code{VT_VLA} set instead of @code{VT_ARRAY}.
1019 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1020 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
1021 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
1022 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
1024 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
1026 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
1027 integer:
1029 @example
1030 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
1031 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
1032 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
1033 #define VT_INLINE  0x00000400  /* inline definition */
1034 #define VT_IMPORT  0x00004000  /* win32: extern data imported from dll */
1035 #define VT_EXPORT  0x00008000  /* win32: data exported from dll */
1036 #define VT_WEAK    0x00010000  /* win32: data exported from dll */
1037 @end example
1039 @section Symbols
1041 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
1042 contains @code{Sym} structures.
1044 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
1045 an idenfier is also a token, so a string is never necessary to store
1046 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
1047 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
1048 usually a constant associated to the symbol like its address for normal
1049 symbols, and the number of entries for symbols representing arrays.
1050 Variable length array types use @code{Sym.c} as a location on the stack
1051 which holds the runtime sizeof for the type.
1053 Four main symbol stacks are defined:
1055 @table @code
1057 @item define_stack
1058 for the macros (@code{#define}s).
1060 @item global_stack
1061 for the global variables, functions and types.
1063 @item local_stack
1064 for the local variables, functions and types.
1066 @item global_label_stack
1067 for the local labels (for @code{goto}).
1069 @item label_stack
1070 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
1072 @end table
1074 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
1075 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
1076 symbol stack.
1078 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
1079 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
1080 is emptied.
1082 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
1083 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
1084 global stack.
1086 @section Sections
1088 The generated code and datas are written in sections. The structure
1089 @code{Section} contains all the necessary information for a given
1090 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
1091 is assumed for each section.
1093 The following sections are predefined:
1095 @table @code
1097 @item text_section
1098 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
1099 current position in the code section.
1101 @item data_section
1102 contains initialized data
1104 @item bss_section
1105 contains uninitialized data
1107 @item bounds_section
1108 @itemx lbounds_section
1109 are used when bound checking is activated
1111 @item stab_section
1112 @itemx stabstr_section
1113 are used when debugging is active to store debug information
1115 @item symtab_section
1116 @itemx strtab_section
1117 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
1119 @end table
1121 @section Code generation
1122 @cindex code generation
1124 @subsection Introduction
1126 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
1127 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
1128 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
1129 little complicated.
1131 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
1132 the expression level. No intermediate representation of expression is
1133 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
1135 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
1136 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
1138 @subsection The value stack
1139 @cindex value stack, introduction
1141 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
1142 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
1143 stack entry is the structure @code{SValue}.
1145 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
1146 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
1147 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
1148 defined:
1150 @example
1151 #define VT_CONST     0x00f0
1152 #define VT_LLOCAL    0x00f1
1153 #define VT_LOCAL     0x00f2
1154 #define VT_CMP       0x00f3
1155 #define VT_JMP       0x00f4
1156 #define VT_JMPI      0x00f5
1157 #define VT_LVAL      0x0100
1158 #define VT_SYM       0x0200
1159 #define VT_MUSTCAST  0x0400
1160 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
1161 #define VT_BOUNDED   0x8000
1162 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
1163 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
1164 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
1165 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
1166 @end example
1168 @table @code
1170 @item VT_CONST
1171 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
1172 @code{SValue.c}, depending on its type.
1174 @item VT_LOCAL
1175 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
1176 stack.
1178 @item VT_CMP
1179 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
1180 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
1181 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
1183 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
1184 put in a normal register.
1186 @item VT_JMP
1187 @itemx VT_JMPI
1188 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
1189 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
1191 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
1192 operators.
1194 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
1195 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
1196 taken.
1198 @item VT_LVAL
1199 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
1200 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
1201 the wanted value. 
1203 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
1204 understand how TCC works.
1206 @item VT_LVAL_BYTE
1207 @itemx VT_LVAL_SHORT
1208 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
1209 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
1210 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
1212 @item VT_LLOCAL
1213 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LVAL} must also be set with
1214 @code{VT_LLOCAL}. @code{VT_LLOCAL} can arise when a @code{VT_LVAL} in
1215 a register has to be saved to the stack, or it can come from an
1216 architecture-specific calling convention.
1218 @item VT_MUSTCAST
1219 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
1220 is used (lazy casting).
1222 @item VT_SYM
1223 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
1225 @item VT_MUSTBOUND
1226 @itemx VT_BOUNDED
1227 are only used for optional bound checking.
1229 @end table
1231 @subsection Manipulating the value stack
1232 @cindex value stack
1234 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
1235 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
1236 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
1237 previous @var{vtop} in a safe storage.
1239 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
1240 code (for example if stacked floating point registers are used as on
1241 x86).
1243 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
1244 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
1245 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
1246 important function} of the code generator.
1248 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
1249 entries.
1251 @subsection CPU dependent code generation
1252 @cindex CPU dependent
1253 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
1255 @table @code
1257 @item load()
1258 must generate the code needed to load a stack value into a register.
1260 @item store()
1261 must generate the code needed to store a register into a stack value
1262 lvalue.
1264 @item gfunc_start()
1265 @itemx gfunc_param()
1266 @itemx gfunc_call()
1267 should generate a function call
1269 @item gfunc_prolog()
1270 @itemx gfunc_epilog()
1271 should generate a function prolog/epilog.
1273 @item gen_opi(op)
1274 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
1275 entries of the stack which are guaranted to contain integer types.
1277 The result value should be put on the stack.
1279 @item gen_opf(op)
1280 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
1281 entries of the stack are guaranted to contain floating point values of
1282 same types.
1284 @item gen_cvt_itof()
1285 integer to floating point conversion.
1287 @item gen_cvt_ftoi()
1288 floating point to integer conversion.
1290 @item gen_cvt_ftof()
1291 floating point to floating point of different size conversion.
1293 @item gen_bounded_ptr_add()
1294 @item gen_bounded_ptr_deref()
1295 are only used for bounds checking.
1297 @end table
1299 @section Optimizations done
1300 @cindex optimizations
1301 @cindex constant propagation
1302 @cindex strength reduction
1303 @cindex comparison operators
1304 @cindex caching processor flags
1305 @cindex flags, caching
1306 @cindex jump optimization
1307 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1308 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1309 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1310 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1311 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1312 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1314 @unnumbered Concept Index
1315 @printindex cp
1317 @bye
1319 @c Local variables:
1320 @c fill-column: 78
1321 @c texinfo-column-for-description: 32
1322 @c End: