Fix test90 for 32 bits targets
[tinycc.git] / tcc-doc.texi
blob411cdd56a4a4910711b4809522f3891b110bd50c
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 stab 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 -gdwarf[-x]
359 Generate run time dwarf debug information instead of stab debug information.
361 @item -b
362 Generate additional support code to check memory allocations and array/pointer
363 bounds (@pxref{Bounds}). @option{-g} is implied.
365 @item -bt[N]
366 Display N callers in stack traces. This is useful with @option{-g} or @option{-b}.
367 With executables, additional support for stack traces is included.
369 A function @code{ int tcc_backtrace(const char *fmt, ...); } is provided
370 to trigger a stack trace with a message on demand.
372 @end table
374 Misc options:
376 @table @option
378 @item -M
379 Just output makefile fragment with dependencies
381 @item -MM
382 Like -M except mention only user header files, not system header files.
384 @item -MD
385 Generate makefile fragment with dependencies.
387 @item -MMD
388 Like -MD except mention only user header files, not system header files.
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 $1,%b4\n\t"
655         "je 2f\n\t"
656         "movsb\n"
657         "2:"
658         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
659         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
660         : "memory");
661 return (to);
663 @end example
665 @noindent
666 @cindex gas
667 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
668 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
669 operands are supported.
671 @item @code{__builtin_types_compatible_p()} and @code{__builtin_constant_p()} 
672 are supported.
674 @item @code{#pragma pack} is supported for win32 compatibility.
676 @end itemize
678 @section TinyCC extensions
680 @itemize
682 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to indicate that you use TCC.
684 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
686 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
687 @code{5}).
689 @end itemize
691 @node asm
692 @chapter TinyCC Assembler
694 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
695 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
696 deactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
697 (the C compiler does not rely on the assembler).
699 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
700 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
701 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
703 @section Syntax
705 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
706 same as C.
708 @itemize
710 @item C and C++ comments are supported.
712 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
714 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
716 @end itemize
718 @section Expressions
720 @itemize
722 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
724 @item Unary operators: +, -, ~.
726 @item Binary operators in decreasing priority order:
728 @enumerate
729 @item *, /, %
730 @item &, |, ^
731 @item +, -
732 @end enumerate
734 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
735 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
736 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
737 are the same or if they are both defined and in the same section.
739 @end itemize
741 @section Labels
743 @itemize
745 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
747 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
748 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
749 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
751 @example
752  1:
753       jmp 1b /* jump to '1' label before */
754       jmp 1f /* jump to '1' label after */
755  1:
756 @end example
758 @end itemize
760 @section Directives
761 @cindex assembler directives
762 @cindex directives, assembler
763 @cindex align directive
764 @cindex skip directive
765 @cindex space directive
766 @cindex byte directive
767 @cindex word directive
768 @cindex short directive
769 @cindex int directive
770 @cindex long directive
771 @cindex quad directive
772 @cindex globl directive
773 @cindex global directive
774 @cindex section directive
775 @cindex text directive
776 @cindex data directive
777 @cindex bss directive
778 @cindex fill directive
779 @cindex org directive
780 @cindex previous directive
781 @cindex string directive
782 @cindex asciz directive
783 @cindex ascii directive
785 All directives are preceded by a '.'. The following directives are
786 supported:
788 @itemize
789 @item .align n[,value]
790 @item .skip n[,value]
791 @item .space n[,value]
792 @item .byte value1[,...]
793 @item .word value1[,...]
794 @item .short value1[,...]
795 @item .int value1[,...]
796 @item .long value1[,...]
797 @item .quad immediate_value1[,...]
798 @item .globl symbol
799 @item .global symbol
800 @item .section section
801 @item .text
802 @item .data
803 @item .bss
804 @item .fill repeat[,size[,value]]
805 @item .org n
806 @item .previous
807 @item .string string[,...]
808 @item .asciz string[,...]
809 @item .ascii string[,...]
810 @end itemize
812 @section X86 Assembler
813 @cindex assembler
815 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
816 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
817 tries to guess it from the operand sizes.
819 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
821 @node linker
822 @chapter TinyCC Linker
823 @cindex linker
825 @section ELF file generation
826 @cindex ELF
828 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
829 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
830 external linker.
832 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
833 position independent code (PIC). It means that the dynamic library
834 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
836 TCC linker eliminates unreferenced object code in libraries. A single pass is
837 done on the object and library list, so the order in which object files and
838 libraries are specified is important (same constraint as GNU ld). No grouping
839 options (@option{--start-group} and @option{--end-group}) are supported.
841 @section ELF file loader
843 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
844 libraries (.so).
846 @section PE-i386 file generation
847 @cindex PE-i386
849 TCC for Windows supports the native Win32 executable file format (PE-i386).  It
850 generates EXE files (console and gui) and DLL files.
852 For usage on Windows, see also tcc-win32.txt.
854 @section GNU Linker Scripts
855 @cindex scripts, linker
856 @cindex linker scripts
857 @cindex GROUP, linker command
858 @cindex FILE, linker command
859 @cindex OUTPUT_FORMAT, linker command
860 @cindex TARGET, linker command
862 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
863 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
864 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
866 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported. @code{OUTPUT_FORMAT}
867 and @code{TARGET} are ignored.
869 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
870 @example
871 /* GNU ld script
872    Use the shared library, but some functions are only in
873    the static library, so try that secondarily.  */
874 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
875 @end example
877 @node Bounds
878 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
879 @cindex bound checks
880 @cindex memory checks
882 This feature is activated with the @option{-b} option (@pxref{Invoke}).
883 Here are some examples of caught errors:
885 @table @asis
887 @item Invalid range with standard string function:
888 @example
890     char tab[10];
891     memset(tab, 0, 11);
893 @end example
895 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
896 @example
898     int tab[10];
899     for(i=0;i<11;i++) @{
900         sum += tab[i];
901     @}
903 @end example
905 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
906 @example
908     int *tab;
909     tab = malloc(20 * sizeof(int));
910     for(i=0;i<21;i++) @{
911         sum += tab[i];
912     @}
913     free(tab);
915 @end example
917 @item Access of freed memory:
918 @example
920     int *tab;
921     tab = malloc(20 * sizeof(int));
922     free(tab);
923     for(i=0;i<20;i++) @{
924         sum += tab[i];
925     @}
927 @end example
929 @item Double free:
930 @example
932     int *tab;
933     tab = malloc(20 * sizeof(int));
934     free(tab);
935     free(tab);
937 @end example
938 @end table
940 TCC defines @code{__BOUNDS_CHECKING_ON} if activated.
942 There are five environment variables that can be used to control the behavior:
943 @itemize
944 @item TCC_BOUNDS_WARN_POINTER_ADD
945 - Print warning when pointer add creates an illegal pointer.
946 @item TCC_BOUNDS_PRINT_CALLS
947 - Print bound checking calls. Can be used for debugging.
948 @item TCC_BOUNDS_PRINT_HEAP
949 - Print heap objects that are not freed at exit of program.
950 @item TCC_BOUNDS_PRINT_STATISTIC
951 - Print statistic information at exit of program.
952 @item TCC_BOUNDS_NEVER_FATAL
953 - Try to continue in case of a bound checking error.
954 @end itemize
956 Also, a function @code{__bounds_checking(x)} can be used to turn off/on bounds
957 checking from usercode (see below).
959 Notes:
960 @itemize
961 @item Only available on i386 (linux and windows), x86_64 (linux and windows),
962 arm, arm64 and riscv64 for the moment.
963 @item The generated code is slower and bigger.
964 @item The bound checking code is not included in shared libraries. The main
965 executable should always be compiled with the @option{-b}.
966 @item Pointer size is @emph{unchanged} and code generated with bound checks is
967 @emph{fully compatible} with unchecked code. When a pointer comes from
968 unchecked code, it is assumed to be valid. Even very obscure C code with
969 casts should work correctly.
970 @item Signal handlers are not compatible with bounds checking. The
971 bounds checking code disables checking in signal/sigaction handlers.
972 The fork() function call in a multi threaded application is also a problem.
973 The bound checking code fixes this for the child process.
974 @item The reason that signals and fork have problems is that we use locking
975 inside the bounds checking code.
976 Inside a signal handler we can not use locks. Also in a multi threaded
977 application after a fork the child process can have the lock set
978 by another thread.
979 @item The BOUNDS_CHECKING_OFF and BOUNDS_CHECKING_ON can also be used to
980 disable bounds checking for some code.
981 @item The __bounds_checking call adds a value to a thread local value.
982 The value starts at 0. If the value is not 0 the code is not checked
983 for bounds checking errors.
984 @end itemize
986 @example
987 #if defined(__TINYC__) && __BOUNDS_CHECKING_ON
988 extern void __bounds_checking (int x);
989 # define BOUNDS_CHECKING_OFF __bounds_checking(1)
990 # define BOUNDS_CHECKING_ON  __bounds_checking(-1)
991 #else
992 # define BOUNDS_CHECKING_OFF
993 # define BOUNDS_CHECKING_ON
994 #endif
995 @end example
997 For more information about the ideas behind this method, see
998 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
1000 @node Libtcc
1001 @chapter The @code{libtcc} library
1003 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
1004 dynamic code generation. 
1006 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
1007 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
1009 The idea consists in giving a C string containing the program you want
1010 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
1011 symbol (function or variable) defined.
1013 @node devel
1014 @chapter Developer's guide
1016 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
1017 it if you do not intend to modify the TCC code.
1019 @section File reading
1021 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
1022 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
1023 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
1024 character.
1026 @section Lexer
1028 @code{next()} reads the next token in the current
1029 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
1030 expansion.
1032 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
1033 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
1034 contains additional infos about the token (for example a constant value
1035 if number or string token).
1037 @section Parser
1039 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
1040 except:
1042 @itemize
1044 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
1045 is done to count the number of elements.
1047 @item For architectures where arguments are evaluated in 
1048 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
1050 @end itemize
1052 @section Types
1054 The types are stored in a single 'int' variable. It was chosen in the
1055 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
1056 be the best solution.
1058 @example
1059 #define VT_INT        0  /* integer type */
1060 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
1061 #define VT_SHORT      2  /* short type */
1062 #define VT_VOID       3  /* void type */
1063 #define VT_PTR        4  /* pointer */
1064 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
1065 #define VT_FUNC       6  /* function type */
1066 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
1067 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
1068 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
1069 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
1070 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
1071 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
1072 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
1073                             during parsing) */
1074 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
1075 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
1076 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
1077 #define VT_VLA        0x20000 /* VLA type (also has VT_PTR and VT_ARRAY) */
1078 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
1079 #define VT_CONSTANT   0x0800  /* const modifier */
1080 #define VT_VOLATILE   0x1000  /* volatile modifier */
1081 #define VT_DEFSIGN    0x2000  /* signed type */
1083 #define VT_STRUCT_SHIFT 18   /* structure/enum name shift (14 bits left) */
1084 @end example
1086 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
1087 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
1088 store an identifier reference.
1090 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1091 longs.
1093 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
1094 @code{VT_ARRAY} set. Variable length arrays are considered as special
1095 arrays and have flag @code{VT_VLA} set instead of @code{VT_ARRAY}.
1097 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1098 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
1099 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
1100 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
1102 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
1104 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
1105 integer:
1107 @example
1108 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
1109 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
1110 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
1111 #define VT_INLINE  0x00000400  /* inline definition */
1112 #define VT_IMPORT  0x00004000  /* win32: extern data imported from dll */
1113 #define VT_EXPORT  0x00008000  /* win32: data exported from dll */
1114 #define VT_WEAK    0x00010000  /* win32: data exported from dll */
1115 @end example
1117 @section Symbols
1119 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
1120 contains @code{Sym} structures.
1122 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
1123 an identifier is also a token, so a string is never necessary to store
1124 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
1125 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
1126 usually a constant associated to the symbol like its address for normal
1127 symbols, and the number of entries for symbols representing arrays.
1128 Variable length array types use @code{Sym.c} as a location on the stack
1129 which holds the runtime sizeof for the type.
1131 Four main symbol stacks are defined:
1133 @table @code
1135 @item define_stack
1136 for the macros (@code{#define}s).
1138 @item global_stack
1139 for the global variables, functions and types.
1141 @item local_stack
1142 for the local variables, functions and types.
1144 @item global_label_stack
1145 for the local labels (for @code{goto}).
1147 @item label_stack
1148 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
1150 @end table
1152 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
1153 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
1154 symbol stack.
1156 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
1157 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
1158 is emptied.
1160 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
1161 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
1162 global stack.
1164 @section Sections
1166 The generated code and data are written in sections. The structure
1167 @code{Section} contains all the necessary information for a given
1168 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
1169 is assumed for each section.
1171 The following sections are predefined:
1173 @table @code
1175 @item text_section
1176 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
1177 current position in the code section.
1179 @item data_section
1180 contains initialized data
1182 @item bss_section
1183 contains uninitialized data
1185 @item bounds_section
1186 @itemx lbounds_section
1187 are used when bound checking is activated
1189 @item stab_section
1190 @itemx stabstr_section
1191 are used when debugging is active to store debug information
1193 @item symtab_section
1194 @itemx strtab_section
1195 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
1197 @end table
1199 @section Code generation
1200 @cindex code generation
1202 @subsection Introduction
1204 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
1205 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
1206 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
1207 little complicated.
1209 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
1210 the expression level. No intermediate representation of expression is
1211 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
1213 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
1214 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
1216 @subsection The value stack
1217 @cindex value stack, introduction
1219 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
1220 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
1221 stack entry is the structure @code{SValue}.
1223 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
1224 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
1225 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
1226 defined:
1228 @example
1229 #define VT_CONST     0x00f0
1230 #define VT_LLOCAL    0x00f1
1231 #define VT_LOCAL     0x00f2
1232 #define VT_CMP       0x00f3
1233 #define VT_JMP       0x00f4
1234 #define VT_JMPI      0x00f5
1235 #define VT_LVAL      0x0100
1236 #define VT_SYM       0x0200
1237 #define VT_MUSTCAST  0x0400
1238 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
1239 #define VT_BOUNDED   0x8000
1240 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
1241 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
1242 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
1243 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
1244 @end example
1246 @table @code
1248 @item VT_CONST
1249 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
1250 @code{SValue.c}, depending on its type.
1252 @item VT_LOCAL
1253 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
1254 stack.
1256 @item VT_CMP
1257 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
1258 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
1259 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
1261 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
1262 put in a normal register.
1264 @item VT_JMP
1265 @itemx VT_JMPI
1266 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
1267 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
1269 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
1270 operators.
1272 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
1273 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
1274 taken.
1276 @item VT_LVAL
1277 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
1278 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
1279 the wanted value. 
1281 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
1282 understand how TCC works.
1284 @item VT_LVAL_BYTE
1285 @itemx VT_LVAL_SHORT
1286 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
1287 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
1288 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
1290 @item VT_LLOCAL
1291 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LVAL} must also be set with
1292 @code{VT_LLOCAL}. @code{VT_LLOCAL} can arise when a @code{VT_LVAL} in
1293 a register has to be saved to the stack, or it can come from an
1294 architecture-specific calling convention.
1296 @item VT_MUSTCAST
1297 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
1298 is used (lazy casting).
1300 @item VT_SYM
1301 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
1303 @item VT_MUSTBOUND
1304 @itemx VT_BOUNDED
1305 are only used for optional bound checking.
1307 @end table
1309 @subsection Manipulating the value stack
1310 @cindex value stack
1312 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
1313 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
1314 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
1315 previous @var{vtop} in a safe storage.
1317 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
1318 code (for example if stacked floating point registers are used as on
1319 x86).
1321 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
1322 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
1323 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
1324 important function} of the code generator.
1326 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
1327 entries.
1329 @subsection CPU dependent code generation
1330 @cindex CPU dependent
1331 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
1333 @table @code
1335 @item load()
1336 must generate the code needed to load a stack value into a register.
1338 @item store()
1339 must generate the code needed to store a register into a stack value
1340 lvalue.
1342 @item gfunc_start()
1343 @itemx gfunc_param()
1344 @itemx gfunc_call()
1345 should generate a function call
1347 @item gfunc_prolog()
1348 @itemx gfunc_epilog()
1349 should generate a function prolog/epilog.
1351 @item gen_opi(op)
1352 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
1353 entries of the stack which are guaranteed to contain integer types.
1355 The result value should be put on the stack.
1357 @item gen_opf(op)
1358 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
1359 entries of the stack are guaranteed to contain floating point values of
1360 same types.
1362 @item gen_cvt_itof()
1363 integer to floating point conversion.
1365 @item gen_cvt_ftoi()
1366 floating point to integer conversion.
1368 @item gen_cvt_ftof()
1369 floating point to floating point of different size conversion.
1371 @end table
1373 @section Optimizations done
1374 @cindex optimizations
1375 @cindex constant propagation
1376 @cindex strength reduction
1377 @cindex comparison operators
1378 @cindex caching processor flags
1379 @cindex flags, caching
1380 @cindex jump optimization
1381 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1382 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1383 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1384 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1385 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1386 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1388 @unnumbered Concept Index
1389 @printindex cp
1391 @bye
1393 @c Local variables:
1394 @c fill-column: 78
1395 @c texinfo-column-for-description: 32
1396 @c End: