tcc -MD: drop system includes and duplicates
[tinycc.git] / tcc-doc.texi
blob4cc2a7b7a9cf9c4d8067d4dffe430c172075a22d
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,--enable-new-dtags
311 When putting a custom search path for dynamic libraries into the executable,
312 create the new ELF dynamic tag DT_RUNPATH instead of the old legacy DT_RPATH.
314 @item -Wl,--oformat=fmt
315 Use @var{fmt} as output format. The supported output formats are:
316 @table @code
317 @item elf32-i386
318 ELF output format (default)
319 @item binary
320 Binary image (only for executable output)
321 @item coff
322 COFF output format (only for executable output for TMS320C67xx target)
323 @end table
325 @item -Wl,--export-all-symbols
326 @item -Wl,--export-dynamic
327 Export global symbols to the dynamic linker. It is useful when a library
328 opened with @code{dlopen()} needs to access executable symbols.
330 @item -Wl,-subsystem=console/gui/wince/...
331 Set type for PE (Windows) executables.
333 @item -Wl,-[Ttext=# | section-alignment=# | file-alignment=# | image-base=# | stack=#]
334 Modify executable layout.
336 @item -Wl,-Bsymbolic
337 Set DT_SYMBOLIC tag.
339 @item -Wl,-(no-)whole-archive
340 Turn on/off linking of all objects in archives.
342 @end table
344 Debugger options:
346 @table @option
347 @item -g
348 Generate run time debug information so that you get clear run time
349 error messages: @code{ test.c:68: in function 'test5()': dereferencing
350 invalid pointer} instead of the laconic @code{Segmentation
351 fault}.
353 @item -b
354 Generate additional support code to check
355 memory allocations and array/pointer bounds. @option{-g} is implied. Note
356 that the generated code is slower and bigger in this case.
357 The bound checking code is not included in shared libaries. The main executable should always be compiled with the @option{-b}.
359 There are five environment variables that can be used:
360 @table @option
361 @item TCC_BOUNDS_WARN_POINTER_ADD
362 Print warning when pointer add creates an illegal pointer.
363 @item TCC_BOUNDS_PRINT_CALLS
364 Print bound checking calls. Can be used for debugging.
365 @item TCC_BOUNDS_PRINT_HEAP
366 Print heap objects that are not freed at exit of program.
367 @item TCC_BOUNDS_PRINT_STATISTIC
368 Print statistic information at exit of program.
369 @item TCC_BOUNDS_NEVER_FATAL
370 Try to continue in case of a bound checking error.
371 @end table
373 Note: @option{-b} is only available on i386 (linux and windows), x86_64 (linux and windows), arm, arm64 and riscv64 for the moment.
375 @item -bt[N]
376 Display N callers in stack traces. This is useful with @option{-g} or @option{-b}.
377 With executables, additional support for stack traces is included.
379 A function @code{ int tcc_backtrace(const char *fmt, ...); } is provided
380 to trigger a stack trace with a message on demand.
382 @end table
384 Misc options:
386 @table @option
387 @item -MD
388 Generate makefile fragment with dependencies.
390 @item -MF depfile
391 Use @file{depfile} as output for -MD.
393 @item -print-search-dirs
394 Print the configured installation directory and a list of library
395 and include directories tcc will search.
397 @item -dumpversion
398 Print version.
400 @end table
402 Target specific options:
404 @table @option
405 @item -mms-bitfields
406 Use an algorithm for bitfield alignment consistent with MSVC. Default is
407 gcc's algorithm.
409 @item -mfloat-abi (ARM only)
410 Select the float ABI. Possible values: @code{softfp} and @code{hard}
412 @item -mno-sse
413 Do not use sse registers on x86_64
415 @item -m32, -m64
416 Pass command line to the i386/x86_64 cross compiler.
418 @end table
420 Note: GCC options @option{-Ox}, @option{-fx} and @option{-mx} are
421 ignored.
422 @c man end
424 @c man begin ENVIRONMENT
425 Environment variables that affect how tcc operates.
427 @table @option
429 @item CPATH
430 @item C_INCLUDE_PATH
431 A colon-separated list of directories searched for include files,
432 directories given with @option{-I} are searched first.
434 @item LIBRARY_PATH
435 A colon-separated list of directories searched for libraries for the
436 @option{-l} option, directories given with @option{-L} are searched first.
438 @end table
440 @c man end
442 @ignore
444 @setfilename tcc
445 @settitle Tiny C Compiler
447 @c man begin SEEALSO
448 cpp(1),
449 gcc(1)
450 @c man end
452 @c man begin AUTHOR
453 Fabrice Bellard
454 @c man end
456 @end ignore
458 @node Clang
459 @chapter C language support
461 @section ANSI C
463 TCC implements all the ANSI C standard, including structure bit fields
464 and floating point numbers (@code{long double}, @code{double}, and
465 @code{float} fully supported).
467 @section ISOC99 extensions
469 TCC implements many features of the new C standard: ISO C99. Currently
470 missing items are: complex and imaginary numbers.
472 Currently implemented ISOC99 features:
474 @itemize
476 @item variable length arrays.
478 @item 64 bit @code{long long} types are fully supported.
480 @item The boolean type @code{_Bool} is supported.
482 @item @code{__func__} is a string variable containing the current
483 function name.
485 @item Variadic macros: @code{__VA_ARGS__} can be used for
486    function-like macros:
487 @example
488     #define dprintf(level, __VA_ARGS__) printf(__VA_ARGS__)
489 @end example
491 @noindent
492 @code{dprintf} can then be used with a variable number of parameters.
494 @item Declarations can appear anywhere in a block (as in C++).
496 @item Array and struct/union elements can be initialized in any order by
497   using designators:
498 @example
499     struct @{ int x, y; @} st[10] = @{ [0].x = 1, [0].y = 2 @};
501     int tab[10] = @{ 1, 2, [5] = 5, [9] = 9@};
502 @end example
503     
504 @item Compound initializers are supported:
505 @example
506     int *p = (int [])@{ 1, 2, 3 @};
507 @end example
508 to initialize a pointer pointing to an initialized array. The same
509 works for structures and strings.
511 @item Hexadecimal floating point constants are supported:
512 @example
513           double d = 0x1234p10;
514 @end example
516 @noindent
517 is the same as writing 
518 @example
519           double d = 4771840.0;
520 @end example
522 @item @code{inline} keyword is ignored.
524 @item @code{restrict} keyword is ignored.
525 @end itemize
527 @section GNU C extensions
529 TCC implements some GNU C extensions:
531 @itemize
533 @item array designators can be used without '=': 
534 @example
535     int a[10] = @{ [0] 1, [5] 2, 3, 4 @};
536 @end example
538 @item Structure field designators can be a label: 
539 @example
540     struct @{ int x, y; @} st = @{ x: 1, y: 1@};
541 @end example
542 instead of
543 @example
544     struct @{ int x, y; @} st = @{ .x = 1, .y = 1@};
545 @end example
547 @item @code{\e} is ASCII character 27.
549 @item case ranges : ranges can be used in @code{case}s:
550 @example
551     switch(a) @{
552     case 1 @dots{} 9:
553           printf("range 1 to 9\n");
554           break;
555     default:
556           printf("unexpected\n");
557           break;
558     @}
559 @end example
561 @cindex aligned attribute
562 @cindex packed attribute
563 @cindex section attribute
564 @cindex unused attribute
565 @cindex cdecl attribute
566 @cindex stdcall attribute
567 @cindex regparm attribute
568 @cindex dllexport attribute
569 @cindex nodecorate attribute
571 @item The keyword @code{__attribute__} is handled to specify variable or
572 function attributes. The following attributes are supported:
573   @itemize
575   @item @code{aligned(n)}: align a variable or a structure field to n bytes
576 (must be a power of two).
578   @item @code{packed}: force alignment of a variable or a structure field to
579   1.
581   @item @code{section(name)}: generate function or data in assembly section
582 name (name is a string containing the section name) instead of the default
583 section.
585   @item @code{unused}: specify that the variable or the function is unused.
587   @item @code{cdecl}: use standard C calling convention (default).
589   @item @code{stdcall}: use Pascal-like calling convention.
591   @item @code{regparm(n)}: use fast i386 calling convention. @var{n} must be
592 between 1 and 3. The first @var{n} function parameters are respectively put in
593 registers @code{%eax}, @code{%edx} and @code{%ecx}.
595   @item @code{dllexport}: export function from dll/executable (win32 only)
597   @item @code{nodecorate}: do not apply any decorations that would otherwise be applied when exporting function from dll/executable (win32 only)
599   @end itemize
601 Here are some examples:
602 @example
603     int a __attribute__ ((aligned(8), section(".mysection")));
604 @end example
606 @noindent
607 align variable @code{a} to 8 bytes and put it in section @code{.mysection}.
609 @example
610     int my_add(int a, int b) __attribute__ ((section(".mycodesection"))) 
611     @{
612         return a + b;
613     @}
614 @end example
616 @noindent
617 generate function @code{my_add} in section @code{.mycodesection}.
619 @item GNU style variadic macros:
620 @example
621     #define dprintf(fmt, args@dots{}) printf(fmt, ## args)
623     dprintf("no arg\n");
624     dprintf("one arg %d\n", 1);
625 @end example
627 @item @code{__FUNCTION__} is interpreted as C99 @code{__func__} 
628 (so it has not exactly the same semantics as string literal GNUC
629 where it is a string literal).
631 @item The @code{__alignof__} keyword can be used as @code{sizeof} 
632 to get the alignment of a type or an expression.
634 @item The @code{typeof(x)} returns the type of @code{x}. 
635 @code{x} is an expression or a type.
637 @item Computed gotos: @code{&&label} returns a pointer of type 
638 @code{void *} on the goto label @code{label}. @code{goto *expr} can be
639 used to jump on the pointer resulting from @code{expr}.
641 @item Inline assembly with asm instruction:
642 @cindex inline assembly
643 @cindex assembly, inline
644 @cindex __asm__
645 @example
646 static inline void * my_memcpy(void * to, const void * from, size_t n)
648 int d0, d1, d2;
649 __asm__ __volatile__(
650         "rep ; movsl\n\t"
651         "testb $2,%b4\n\t"
652         "je 1f\n\t"
653         "movsw\n"
654         "1:\ttestb $1,%b4\n\t"
655         "je 2f\n\t"
656         "movsb\n"
657         "2:"
658         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
659         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
660         : "memory");
661 return (to);
663 @end example
665 @noindent
666 @cindex gas
667 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
668 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
669 operands are supported.
671 @item @code{__builtin_types_compatible_p()} and @code{__builtin_constant_p()} 
672 are supported.
674 @item @code{#pragma pack} is supported for win32 compatibility.
676 @end itemize
678 @section TinyCC extensions
680 @itemize
682 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to indicate that you use TCC.
684 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
686 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
687 @code{5}).
689 @item @code{__BOUNDS_CHECKING_ON} is defined if bound checking is activated.
691 @end itemize
693 @node asm
694 @chapter TinyCC Assembler
696 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
697 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
698 deactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
699 (the C compiler does not rely on the assembler).
701 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
702 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
703 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
705 @section Syntax
707 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
708 same as C.
710 @itemize
712 @item C and C++ comments are supported.
714 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
716 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
718 @end itemize
720 @section Expressions
722 @itemize
724 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
726 @item Unary operators: +, -, ~.
728 @item Binary operators in decreasing priority order:
730 @enumerate
731 @item *, /, %
732 @item &, |, ^
733 @item +, -
734 @end enumerate
736 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
737 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
738 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
739 are the same or if they are both defined and in the same section.
741 @end itemize
743 @section Labels
745 @itemize
747 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
749 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
750 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
751 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
753 @example
754  1:
755       jmp 1b /* jump to '1' label before */
756       jmp 1f /* jump to '1' label after */
757  1:
758 @end example
760 @end itemize
762 @section Directives
763 @cindex assembler directives
764 @cindex directives, assembler
765 @cindex align directive
766 @cindex skip directive
767 @cindex space directive
768 @cindex byte directive
769 @cindex word directive
770 @cindex short directive
771 @cindex int directive
772 @cindex long directive
773 @cindex quad directive
774 @cindex globl directive
775 @cindex global directive
776 @cindex section directive
777 @cindex text directive
778 @cindex data directive
779 @cindex bss directive
780 @cindex fill directive
781 @cindex org directive
782 @cindex previous directive
783 @cindex string directive
784 @cindex asciz directive
785 @cindex ascii directive
787 All directives are preceded by a '.'. The following directives are
788 supported:
790 @itemize
791 @item .align n[,value]
792 @item .skip n[,value]
793 @item .space n[,value]
794 @item .byte value1[,...]
795 @item .word value1[,...]
796 @item .short value1[,...]
797 @item .int value1[,...]
798 @item .long value1[,...]
799 @item .quad immediate_value1[,...]
800 @item .globl symbol
801 @item .global symbol
802 @item .section section
803 @item .text
804 @item .data
805 @item .bss
806 @item .fill repeat[,size[,value]]
807 @item .org n
808 @item .previous
809 @item .string string[,...]
810 @item .asciz string[,...]
811 @item .ascii string[,...]
812 @end itemize
814 @section X86 Assembler
815 @cindex assembler
817 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
818 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
819 tries to guess it from the operand sizes.
821 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
823 @node linker
824 @chapter TinyCC Linker
825 @cindex linker
827 @section ELF file generation
828 @cindex ELF
830 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
831 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
832 external linker.
834 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
835 position independent code (PIC). It means that the dynamic library
836 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
838 TCC linker eliminates unreferenced object code in libraries. A single pass is
839 done on the object and library list, so the order in which object files and
840 libraries are specified is important (same constraint as GNU ld). No grouping
841 options (@option{--start-group} and @option{--end-group}) are supported.
843 @section ELF file loader
845 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
846 libraries (.so).
848 @section PE-i386 file generation
849 @cindex PE-i386
851 TCC for Windows supports the native Win32 executable file format (PE-i386).  It
852 generates EXE files (console and gui) and DLL files.
854 For usage on Windows, see also tcc-win32.txt.
856 @section GNU Linker Scripts
857 @cindex scripts, linker
858 @cindex linker scripts
859 @cindex GROUP, linker command
860 @cindex FILE, linker command
861 @cindex OUTPUT_FORMAT, linker command
862 @cindex TARGET, linker command
864 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
865 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
866 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
868 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported. @code{OUTPUT_FORMAT}
869 and @code{TARGET} are ignored.
871 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
872 @example
873 /* GNU ld script
874    Use the shared library, but some functions are only in
875    the static library, so try that secondarily.  */
876 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
877 @end example
879 @node Bounds
880 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
881 @cindex bound checks
882 @cindex memory checks
884 This feature is activated with the @option{-b} (@pxref{Invoke}).
886 Note that pointer size is @emph{unchanged} and that code generated
887 with bound checks is @emph{fully compatible} with unchecked
888 code. When a pointer comes from unchecked code, it is assumed to be
889 valid. Even very obscure C code with casts should work correctly.
891 For more information about the ideas behind this method, see
892 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
894 Here are some examples of caught errors:
896 @table @asis
898 @item Invalid range with standard string function:
899 @example
901     char tab[10];
902     memset(tab, 0, 11);
904 @end example
906 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
907 @example
909     int tab[10];
910     for(i=0;i<11;i++) @{
911         sum += tab[i];
912     @}
914 @end example
916 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
917 @example
919     int *tab;
920     tab = malloc(20 * sizeof(int));
921     for(i=0;i<21;i++) @{
922         sum += tab[i];
923     @}
924     free(tab);
926 @end example
928 @item Access of freed memory:
929 @example
931     int *tab;
932     tab = malloc(20 * sizeof(int));
933     free(tab);
934     for(i=0;i<20;i++) @{
935         sum += tab[i];
936     @}
938 @end example
940 @item Double free:
941 @example
943     int *tab;
944     tab = malloc(20 * sizeof(int));
945     free(tab);
946     free(tab);
948 @end example
950 @end table
952 Signal handlers are not compatible with bounds checking. The code
953 below can be used to protect signal handlers.
954 The call to __bound_checking(1) will disable bounds checking in the
955 whole application.
957 The BOUNDS_CHECKING_OFF and BOUNDS_CHECKING_ON can also be used to
958 disable bounds checking for some code. This is not recommended.
959 It is better to fix the code.
961 @example
963 #ifdef __BOUNDS_CHECKING_ON
964 extern void __bound_checking (int no_check);
965 #define BOUNDS_CHECKING_OFF __bound_checking(1)
966 #define BOUNDS_CHECKING_ON  __bound_checking(-1)
967 #else
968 #define BOUNDS_CHECKING_OFF
969 #define BOUNDS_CHECKING_ON
970 #endif
972 void real_signal_handler(int sig, siginfo_t *info, void *ucontext)
974     ...
977 void signal_handler(int sig, void *info, void *ucontext)
979     BOUNDS_CHECKING_OFF;
980     real_signal_handler(sig, info, data);
981     BOUNDS_CHECKING_ON;
984 @end example
986 @node Libtcc
987 @chapter The @code{libtcc} library
989 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
990 dynamic code generation. 
992 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
993 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
995 The idea consists in giving a C string containing the program you want
996 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
997 symbol (function or variable) defined.
999 @node devel
1000 @chapter Developer's guide
1002 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
1003 it if you do not intend to modify the TCC code.
1005 @section File reading
1007 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
1008 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
1009 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
1010 character.
1012 @section Lexer
1014 @code{next()} reads the next token in the current
1015 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
1016 expansion.
1018 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
1019 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
1020 contains additional infos about the token (for example a constant value
1021 if number or string token).
1023 @section Parser
1025 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
1026 except:
1028 @itemize
1030 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
1031 is done to count the number of elements.
1033 @item For architectures where arguments are evaluated in 
1034 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
1036 @end itemize
1038 @section Types
1040 The types are stored in a single 'int' variable. It was chosen in the
1041 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
1042 be the best solution.
1044 @example
1045 #define VT_INT        0  /* integer type */
1046 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
1047 #define VT_SHORT      2  /* short type */
1048 #define VT_VOID       3  /* void type */
1049 #define VT_PTR        4  /* pointer */
1050 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
1051 #define VT_FUNC       6  /* function type */
1052 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
1053 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
1054 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
1055 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
1056 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
1057 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
1058 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
1059                             during parsing) */
1060 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
1061 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
1062 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
1063 #define VT_VLA        0x20000 /* VLA type (also has VT_PTR and VT_ARRAY) */
1064 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
1065 #define VT_CONSTANT   0x0800  /* const modifier */
1066 #define VT_VOLATILE   0x1000  /* volatile modifier */
1067 #define VT_DEFSIGN    0x2000  /* signed type */
1069 #define VT_STRUCT_SHIFT 18   /* structure/enum name shift (14 bits left) */
1070 @end example
1072 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
1073 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
1074 store an identifier reference.
1076 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1077 longs.
1079 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
1080 @code{VT_ARRAY} set. Variable length arrays are considered as special
1081 arrays and have flag @code{VT_VLA} set instead of @code{VT_ARRAY}.
1083 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1084 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
1085 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
1086 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
1088 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
1090 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
1091 integer:
1093 @example
1094 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
1095 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
1096 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
1097 #define VT_INLINE  0x00000400  /* inline definition */
1098 #define VT_IMPORT  0x00004000  /* win32: extern data imported from dll */
1099 #define VT_EXPORT  0x00008000  /* win32: data exported from dll */
1100 #define VT_WEAK    0x00010000  /* win32: data exported from dll */
1101 @end example
1103 @section Symbols
1105 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
1106 contains @code{Sym} structures.
1108 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
1109 an identifier is also a token, so a string is never necessary to store
1110 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
1111 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
1112 usually a constant associated to the symbol like its address for normal
1113 symbols, and the number of entries for symbols representing arrays.
1114 Variable length array types use @code{Sym.c} as a location on the stack
1115 which holds the runtime sizeof for the type.
1117 Four main symbol stacks are defined:
1119 @table @code
1121 @item define_stack
1122 for the macros (@code{#define}s).
1124 @item global_stack
1125 for the global variables, functions and types.
1127 @item local_stack
1128 for the local variables, functions and types.
1130 @item global_label_stack
1131 for the local labels (for @code{goto}).
1133 @item label_stack
1134 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
1136 @end table
1138 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
1139 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
1140 symbol stack.
1142 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
1143 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
1144 is emptied.
1146 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
1147 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
1148 global stack.
1150 @section Sections
1152 The generated code and data are written in sections. The structure
1153 @code{Section} contains all the necessary information for a given
1154 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
1155 is assumed for each section.
1157 The following sections are predefined:
1159 @table @code
1161 @item text_section
1162 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
1163 current position in the code section.
1165 @item data_section
1166 contains initialized data
1168 @item bss_section
1169 contains uninitialized data
1171 @item bounds_section
1172 @itemx lbounds_section
1173 are used when bound checking is activated
1175 @item stab_section
1176 @itemx stabstr_section
1177 are used when debugging is active to store debug information
1179 @item symtab_section
1180 @itemx strtab_section
1181 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
1183 @end table
1185 @section Code generation
1186 @cindex code generation
1188 @subsection Introduction
1190 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
1191 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
1192 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
1193 little complicated.
1195 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
1196 the expression level. No intermediate representation of expression is
1197 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
1199 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
1200 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
1202 @subsection The value stack
1203 @cindex value stack, introduction
1205 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
1206 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
1207 stack entry is the structure @code{SValue}.
1209 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
1210 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
1211 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
1212 defined:
1214 @example
1215 #define VT_CONST     0x00f0
1216 #define VT_LLOCAL    0x00f1
1217 #define VT_LOCAL     0x00f2
1218 #define VT_CMP       0x00f3
1219 #define VT_JMP       0x00f4
1220 #define VT_JMPI      0x00f5
1221 #define VT_LVAL      0x0100
1222 #define VT_SYM       0x0200
1223 #define VT_MUSTCAST  0x0400
1224 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
1225 #define VT_BOUNDED   0x8000
1226 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
1227 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
1228 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
1229 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
1230 @end example
1232 @table @code
1234 @item VT_CONST
1235 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
1236 @code{SValue.c}, depending on its type.
1238 @item VT_LOCAL
1239 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
1240 stack.
1242 @item VT_CMP
1243 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
1244 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
1245 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
1247 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
1248 put in a normal register.
1250 @item VT_JMP
1251 @itemx VT_JMPI
1252 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
1253 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
1255 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
1256 operators.
1258 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
1259 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
1260 taken.
1262 @item VT_LVAL
1263 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
1264 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
1265 the wanted value. 
1267 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
1268 understand how TCC works.
1270 @item VT_LVAL_BYTE
1271 @itemx VT_LVAL_SHORT
1272 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
1273 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
1274 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
1276 @item VT_LLOCAL
1277 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LVAL} must also be set with
1278 @code{VT_LLOCAL}. @code{VT_LLOCAL} can arise when a @code{VT_LVAL} in
1279 a register has to be saved to the stack, or it can come from an
1280 architecture-specific calling convention.
1282 @item VT_MUSTCAST
1283 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
1284 is used (lazy casting).
1286 @item VT_SYM
1287 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
1289 @item VT_MUSTBOUND
1290 @itemx VT_BOUNDED
1291 are only used for optional bound checking.
1293 @end table
1295 @subsection Manipulating the value stack
1296 @cindex value stack
1298 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
1299 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
1300 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
1301 previous @var{vtop} in a safe storage.
1303 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
1304 code (for example if stacked floating point registers are used as on
1305 x86).
1307 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
1308 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
1309 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
1310 important function} of the code generator.
1312 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
1313 entries.
1315 @subsection CPU dependent code generation
1316 @cindex CPU dependent
1317 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
1319 @table @code
1321 @item load()
1322 must generate the code needed to load a stack value into a register.
1324 @item store()
1325 must generate the code needed to store a register into a stack value
1326 lvalue.
1328 @item gfunc_start()
1329 @itemx gfunc_param()
1330 @itemx gfunc_call()
1331 should generate a function call
1333 @item gfunc_prolog()
1334 @itemx gfunc_epilog()
1335 should generate a function prolog/epilog.
1337 @item gen_opi(op)
1338 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
1339 entries of the stack which are guaranteed to contain integer types.
1341 The result value should be put on the stack.
1343 @item gen_opf(op)
1344 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
1345 entries of the stack are guaranteed to contain floating point values of
1346 same types.
1348 @item gen_cvt_itof()
1349 integer to floating point conversion.
1351 @item gen_cvt_ftoi()
1352 floating point to integer conversion.
1354 @item gen_cvt_ftof()
1355 floating point to floating point of different size conversion.
1357 @item gen_bounded_ptr_add()
1358 @item gen_bounded_ptr_deref()
1359 are only used for bounds checking.
1361 @end table
1363 @section Optimizations done
1364 @cindex optimizations
1365 @cindex constant propagation
1366 @cindex strength reduction
1367 @cindex comparison operators
1368 @cindex caching processor flags
1369 @cindex flags, caching
1370 @cindex jump optimization
1371 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1372 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1373 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1374 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1375 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1376 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1378 @unnumbered Concept Index
1379 @printindex cp
1381 @bye
1383 @c Local variables:
1384 @c fill-column: 78
1385 @c texinfo-column-for-description: 32
1386 @c End: