riscv: jalr: implement pseudo and parse like GAS
[tinycc/nsauzede.git] / tcc-doc.texi
blob8d172c2af91e733691231d8b2a8f90b795d0cfd1
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 When activated, @code{__TCC_BACKTRACE__} is defined.
369 With executables, additional support for stack traces is included. A function
370     @code{ int tcc_backtrace(const char *fmt, ...); }
371 is provided to trigger a stack trace with a message on demand.
373 @end table
375 Misc options:
377 @table @option
379 @item -M
380 Just output makefile fragment with dependencies
382 @item -MM
383 Like -M except mention only user header files, not system header files.
385 @item -MD
386 Generate makefile fragment with dependencies.
388 @item -MMD
389 Like -MD except mention only user header files, not system header files.
391 @item -MF depfile
392 Use @file{depfile} as output for -MD.
394 @item -print-search-dirs
395 Print the configured installation directory and a list of library
396 and include directories tcc will search.
398 @item -dumpversion
399 Print version.
401 @end table
403 Target specific options:
405 @table @option
406 @item -mms-bitfields
407 Use an algorithm for bitfield alignment consistent with MSVC. Default is
408 gcc's algorithm.
410 @item -mfloat-abi (ARM only)
411 Select the float ABI. Possible values: @code{softfp} and @code{hard}
413 @item -mno-sse
414 Do not use sse registers on x86_64
416 @item -m32, -m64
417 Pass command line to the i386/x86_64 cross compiler.
419 @end table
421 Note: GCC options @option{-Ox}, @option{-fx} and @option{-mx} are
422 ignored.
423 @c man end
425 @c man begin ENVIRONMENT
426 Environment variables that affect how tcc operates.
428 @table @option
430 @item CPATH
431 @item C_INCLUDE_PATH
432 A colon-separated list of directories searched for include files,
433 directories given with @option{-I} are searched first.
435 @item LIBRARY_PATH
436 A colon-separated list of directories searched for libraries for the
437 @option{-l} option, directories given with @option{-L} are searched first.
439 @end table
441 @c man end
443 @ignore
445 @setfilename tcc
446 @settitle Tiny C Compiler
448 @c man begin SEEALSO
449 cpp(1),
450 gcc(1)
451 @c man end
453 @c man begin AUTHOR
454 Fabrice Bellard
455 @c man end
457 @end ignore
459 @node Clang
460 @chapter C language support
462 @section ANSI C
464 TCC implements all the ANSI C standard, including structure bit fields
465 and floating point numbers (@code{long double}, @code{double}, and
466 @code{float} fully supported).
468 @section ISOC99 extensions
470 TCC implements many features of the new C standard: ISO C99. Currently
471 missing items are: complex and imaginary numbers.
473 Currently implemented ISOC99 features:
475 @itemize
477 @item variable length arrays.
479 @item 64 bit @code{long long} types are fully supported.
481 @item The boolean type @code{_Bool} is supported.
483 @item @code{__func__} is a string variable containing the current
484 function name.
486 @item Variadic macros: @code{__VA_ARGS__} can be used for
487    function-like macros:
488 @example
489     #define dprintf(level, __VA_ARGS__) printf(__VA_ARGS__)
490 @end example
492 @noindent
493 @code{dprintf} can then be used with a variable number of parameters.
495 @item Declarations can appear anywhere in a block (as in C++).
497 @item Array and struct/union elements can be initialized in any order by
498   using designators:
499 @example
500     struct @{ int x, y; @} st[10] = @{ [0].x = 1, [0].y = 2 @};
502     int tab[10] = @{ 1, 2, [5] = 5, [9] = 9@};
503 @end example
504     
505 @item Compound initializers are supported:
506 @example
507     int *p = (int [])@{ 1, 2, 3 @};
508 @end example
509 to initialize a pointer pointing to an initialized array. The same
510 works for structures and strings.
512 @item Hexadecimal floating point constants are supported:
513 @example
514           double d = 0x1234p10;
515 @end example
517 @noindent
518 is the same as writing 
519 @example
520           double d = 4771840.0;
521 @end example
523 @item @code{inline} keyword is ignored.
525 @item @code{restrict} keyword is ignored.
526 @end itemize
528 @section GNU C extensions
530 TCC implements some GNU C extensions:
532 @itemize
534 @item array designators can be used without '=': 
535 @example
536     int a[10] = @{ [0] 1, [5] 2, 3, 4 @};
537 @end example
539 @item Structure field designators can be a label: 
540 @example
541     struct @{ int x, y; @} st = @{ x: 1, y: 1@};
542 @end example
543 instead of
544 @example
545     struct @{ int x, y; @} st = @{ .x = 1, .y = 1@};
546 @end example
548 @item @code{\e} is ASCII character 27.
550 @item case ranges : ranges can be used in @code{case}s:
551 @example
552     switch(a) @{
553     case 1 @dots{} 9:
554           printf("range 1 to 9\n");
555           break;
556     default:
557           printf("unexpected\n");
558           break;
559     @}
560 @end example
562 @cindex aligned attribute
563 @cindex packed attribute
564 @cindex section attribute
565 @cindex unused attribute
566 @cindex cdecl attribute
567 @cindex stdcall attribute
568 @cindex regparm attribute
569 @cindex dllexport attribute
570 @cindex nodecorate attribute
572 @item The keyword @code{__attribute__} is handled to specify variable or
573 function attributes. The following attributes are supported:
574   @itemize
576   @item @code{aligned(n)}: align a variable or a structure field to n bytes
577 (must be a power of two).
579   @item @code{packed}: force alignment of a variable or a structure field to
580   1.
582   @item @code{section(name)}: generate function or data in assembly section
583 name (name is a string containing the section name) instead of the default
584 section.
586   @item @code{unused}: specify that the variable or the function is unused.
588   @item @code{cdecl}: use standard C calling convention (default).
590   @item @code{stdcall}: use Pascal-like calling convention.
592   @item @code{regparm(n)}: use fast i386 calling convention. @var{n} must be
593 between 1 and 3. The first @var{n} function parameters are respectively put in
594 registers @code{%eax}, @code{%edx} and @code{%ecx}.
596   @item @code{dllexport}: export function from dll/executable (win32 only)
598   @item @code{nodecorate}: do not apply any decorations that would otherwise be applied when exporting function from dll/executable (win32 only)
600   @end itemize
602 Here are some examples:
603 @example
604     int a __attribute__ ((aligned(8), section(".mysection")));
605 @end example
607 @noindent
608 align variable @code{a} to 8 bytes and put it in section @code{.mysection}.
610 @example
611     int my_add(int a, int b) __attribute__ ((section(".mycodesection"))) 
612     @{
613         return a + b;
614     @}
615 @end example
617 @noindent
618 generate function @code{my_add} in section @code{.mycodesection}.
620 @item GNU style variadic macros:
621 @example
622     #define dprintf(fmt, args@dots{}) printf(fmt, ## args)
624     dprintf("no arg\n");
625     dprintf("one arg %d\n", 1);
626 @end example
628 @item @code{__FUNCTION__} is interpreted as C99 @code{__func__} 
629 (so it has not exactly the same semantics as string literal GNUC
630 where it is a string literal).
632 @item The @code{__alignof__} keyword can be used as @code{sizeof} 
633 to get the alignment of a type or an expression.
635 @item The @code{typeof(x)} returns the type of @code{x}. 
636 @code{x} is an expression or a type.
638 @item Computed gotos: @code{&&label} returns a pointer of type 
639 @code{void *} on the goto label @code{label}. @code{goto *expr} can be
640 used to jump on the pointer resulting from @code{expr}.
642 @item Inline assembly with asm instruction:
643 @cindex inline assembly
644 @cindex assembly, inline
645 @cindex __asm__
646 @example
647 static inline void * my_memcpy(void * to, const void * from, size_t n)
649 int d0, d1, d2;
650 __asm__ __volatile__(
651         "rep ; movsl\n\t"
652         "testb $2,%b4\n\t"
653         "je 1f\n\t"
654         "movsw\n"
655         "1:\ttestb $1,%b4\n\t"
656         "je 2f\n\t"
657         "movsb\n"
658         "2:"
659         : "=&c" (d0), "=&D" (d1), "=&S" (d2)
660         :"0" (n/4), "q" (n),"1" ((long) to),"2" ((long) from)
661         : "memory");
662 return (to);
664 @end example
666 @noindent
667 @cindex gas
668 TCC includes its own x86 inline assembler with a @code{gas}-like (GNU
669 assembler) syntax. No intermediate files are generated. GCC 3.x named
670 operands are supported.
672 @item @code{__builtin_types_compatible_p()} and @code{__builtin_constant_p()} 
673 are supported.
675 @item @code{#pragma pack} is supported for win32 compatibility.
677 @end itemize
679 @section TinyCC extensions
681 @itemize
683 @item @code{__TINYC__} is a predefined macro to indicate that you use TCC.
685 @item @code{#!} at the start of a line is ignored to allow scripting.
687 @item Binary digits can be entered (@code{0b101} instead of
688 @code{5}).
690 @end itemize
692 @node asm
693 @chapter TinyCC Assembler
695 Since version 0.9.16, TinyCC integrates its own assembler. TinyCC
696 assembler supports a gas-like syntax (GNU assembler). You can
697 deactivate assembler support if you want a smaller TinyCC executable
698 (the C compiler does not rely on the assembler).
700 TinyCC Assembler is used to handle files with @file{.S} (C
701 preprocessed assembler) and @file{.s} extensions. It is also used to
702 handle the GNU inline assembler with the @code{asm} keyword.
704 @section Syntax
706 TinyCC Assembler supports most of the gas syntax. The tokens are the
707 same as C.
709 @itemize
711 @item C and C++ comments are supported.
713 @item Identifiers are the same as C, so you cannot use '.' or '$'.
715 @item Only 32 bit integer numbers are supported.
717 @end itemize
719 @section Expressions
721 @itemize
723 @item Integers in decimal, octal and hexa are supported.
725 @item Unary operators: +, -, ~.
727 @item Binary operators in decreasing priority order:
729 @enumerate
730 @item *, /, %
731 @item &, |, ^
732 @item +, -
733 @end enumerate
735 @item A value is either an absolute number or a label plus an offset. 
736 All operators accept absolute values except '+' and '-'. '+' or '-' can be
737 used to add an offset to a label. '-' supports two labels only if they
738 are the same or if they are both defined and in the same section.
740 @end itemize
742 @section Labels
744 @itemize
746 @item All labels are considered as local, except undefined ones.
748 @item Numeric labels can be used as local @code{gas}-like labels. 
749 They can be defined several times in the same source. Use 'b'
750 (backward) or 'f' (forward) as suffix to reference them:
752 @example
753  1:
754       jmp 1b /* jump to '1' label before */
755       jmp 1f /* jump to '1' label after */
756  1:
757 @end example
759 @end itemize
761 @section Directives
762 @cindex assembler directives
763 @cindex directives, assembler
764 @cindex align directive
765 @cindex skip directive
766 @cindex space directive
767 @cindex byte directive
768 @cindex word directive
769 @cindex short directive
770 @cindex int directive
771 @cindex long directive
772 @cindex quad directive
773 @cindex globl directive
774 @cindex global directive
775 @cindex section directive
776 @cindex text directive
777 @cindex data directive
778 @cindex bss directive
779 @cindex fill directive
780 @cindex org directive
781 @cindex previous directive
782 @cindex string directive
783 @cindex asciz directive
784 @cindex ascii directive
786 All directives are preceded by a '.'. The following directives are
787 supported:
789 @itemize
790 @item .align n[,value]
791 @item .skip n[,value]
792 @item .space n[,value]
793 @item .byte value1[,...]
794 @item .word value1[,...]
795 @item .short value1[,...]
796 @item .int value1[,...]
797 @item .long value1[,...]
798 @item .quad immediate_value1[,...]
799 @item .globl symbol
800 @item .global symbol
801 @item .section section
802 @item .text
803 @item .data
804 @item .bss
805 @item .fill repeat[,size[,value]]
806 @item .org n
807 @item .previous
808 @item .string string[,...]
809 @item .asciz string[,...]
810 @item .ascii string[,...]
811 @end itemize
813 @section X86 Assembler
814 @cindex assembler
816 All X86 opcodes are supported. Only ATT syntax is supported (source
817 then destination operand order). If no size suffix is given, TinyCC
818 tries to guess it from the operand sizes.
820 Currently, MMX opcodes are supported but not SSE ones.
822 @node linker
823 @chapter TinyCC Linker
824 @cindex linker
826 @section ELF file generation
827 @cindex ELF
829 TCC can directly output relocatable ELF files (object files),
830 executable ELF files and dynamic ELF libraries without relying on an
831 external linker.
833 Dynamic ELF libraries can be output but the C compiler does not generate
834 position independent code (PIC). It means that the dynamic library
835 code generated by TCC cannot be factorized among processes yet.
837 TCC linker eliminates unreferenced object code in libraries. A single pass is
838 done on the object and library list, so the order in which object files and
839 libraries are specified is important (same constraint as GNU ld). No grouping
840 options (@option{--start-group} and @option{--end-group}) are supported.
842 @section ELF file loader
844 TCC can load ELF object files, archives (.a files) and dynamic
845 libraries (.so).
847 @section PE-i386 file generation
848 @cindex PE-i386
850 TCC for Windows supports the native Win32 executable file format (PE-i386).  It
851 generates EXE files (console and gui) and DLL files.
853 For usage on Windows, see also tcc-win32.txt.
855 @section GNU Linker Scripts
856 @cindex scripts, linker
857 @cindex linker scripts
858 @cindex GROUP, linker command
859 @cindex FILE, linker command
860 @cindex OUTPUT_FORMAT, linker command
861 @cindex TARGET, linker command
863 Because on many Linux systems some dynamic libraries (such as
864 @file{/usr/lib/libc.so}) are in fact GNU ld link scripts (horrible!),
865 the TCC linker also supports a subset of GNU ld scripts.
867 The @code{GROUP} and @code{FILE} commands are supported. @code{OUTPUT_FORMAT}
868 and @code{TARGET} are ignored.
870 Example from @file{/usr/lib/libc.so}:
871 @example
872 /* GNU ld script
873    Use the shared library, but some functions are only in
874    the static library, so try that secondarily.  */
875 GROUP ( /lib/libc.so.6 /usr/lib/libc_nonshared.a )
876 @end example
878 @node Bounds
879 @chapter TinyCC Memory and Bound checks
880 @cindex bound checks
881 @cindex memory checks
883 This feature is activated with the @option{-b} option (@pxref{Invoke}).
884 Here are some examples of caught errors:
886 @table @asis
888 @item Invalid range with standard string function:
889 @example
891     char tab[10];
892     memset(tab, 0, 11);
894 @end example
896 @item Out of bounds-error in global or local arrays:
897 @example
899     int tab[10];
900     for(i=0;i<11;i++) @{
901         sum += tab[i];
902     @}
904 @end example
906 @item Out of bounds-error in malloc'ed data:
907 @example
909     int *tab;
910     tab = malloc(20 * sizeof(int));
911     for(i=0;i<21;i++) @{
912         sum += tab[i];
913     @}
914     free(tab);
916 @end example
918 @item Access of freed memory:
919 @example
921     int *tab;
922     tab = malloc(20 * sizeof(int));
923     free(tab);
924     for(i=0;i<20;i++) @{
925         sum += tab[i];
926     @}
928 @end example
930 @item Double free:
931 @example
933     int *tab;
934     tab = malloc(20 * sizeof(int));
935     free(tab);
936     free(tab);
938 @end example
939 @end table
941 TCC defines @code{__TCC_BCHECK__} if activated.
943 There are five environment variables that can be used to control the behavior:
944 @itemize
945 @item TCC_BOUNDS_WARN_POINTER_ADD
946 - Print warning when pointer add creates an illegal pointer.
947 @item TCC_BOUNDS_PRINT_CALLS
948 - Print bound checking calls. Can be used for debugging.
949 @item TCC_BOUNDS_PRINT_HEAP
950 - Print heap objects that are not freed at exit of program.
951 @item TCC_BOUNDS_PRINT_STATISTIC
952 - Print statistic information at exit of program.
953 @item TCC_BOUNDS_NEVER_FATAL
954 - Try to continue in case of a bound checking error.
955 @end itemize
957 Also, a function @code{__bounds_checking(x)} can be used to turn off/on bounds
958 checking from usercode (see below).
960 Notes:
961 @itemize
962 @item Only available on i386 (linux and windows), x86_64 (linux and windows),
963 arm, arm64 and riscv64 for the moment.
964 @item The generated code is slower and bigger.
965 @item The bound checking code is not included in shared libraries. The main
966 executable should always be compiled with the @option{-b}.
967 @item Pointer size is @emph{unchanged} and code generated with bound checks is
968 @emph{fully compatible} with unchecked code. When a pointer comes from
969 unchecked code, it is assumed to be valid. Even very obscure C code with
970 casts should work correctly.
971 @item Signal handlers are not compatible with bounds checking. The
972 bounds checking code disables checking in signal/sigaction handlers.
973 The fork() function call in a multi threaded application is also a problem.
974 The bound checking code fixes this for the child process.
975 @item The reason that signals and fork have problems is that we use locking
976 inside the bounds checking code.
977 Inside a signal handler we can not use locks. Also in a multi threaded
978 application after a fork the child process can have the lock set
979 by another thread.
980 @item The BOUNDS_CHECKING_OFF and BOUNDS_CHECKING_ON can also be used to
981 disable bounds checking for some code.
982 @item The __bounds_checking call adds a value to a thread local value.
983 The value starts at 0. If the value is not 0 the code is not checked
984 for bounds checking errors.
985 @end itemize
987 @example
988 #ifdef __TCC_BCHECK__
989 extern void __bounds_checking (int x);
990 # define BOUNDS_CHECKING_OFF __bounds_checking(1)
991 # define BOUNDS_CHECKING_ON  __bounds_checking(-1)
992 #else
993 # define BOUNDS_CHECKING_OFF
994 # define BOUNDS_CHECKING_ON
995 #endif
996 @end example
998 For more information about the ideas behind this method, see
999 @url{http://www.doc.ic.ac.uk/~phjk/BoundsChecking.html}.
1001 @node Libtcc
1002 @chapter The @code{libtcc} library
1004 The @code{libtcc} library enables you to use TCC as a backend for
1005 dynamic code generation. 
1007 Read the @file{libtcc.h} to have an overview of the API. Read
1008 @file{libtcc_test.c} to have a very simple example.
1010 The idea consists in giving a C string containing the program you want
1011 to compile directly to @code{libtcc}. Then you can access to any global
1012 symbol (function or variable) defined.
1014 @node devel
1015 @chapter Developer's guide
1017 This chapter gives some hints to understand how TCC works. You can skip
1018 it if you do not intend to modify the TCC code.
1020 @section File reading
1022 The @code{BufferedFile} structure contains the context needed to read a
1023 file, including the current line number. @code{tcc_open()} opens a new
1024 file and @code{tcc_close()} closes it. @code{inp()} returns the next
1025 character.
1027 @section Lexer
1029 @code{next()} reads the next token in the current
1030 file. @code{next_nomacro()} reads the next token without macro
1031 expansion.
1033 @code{tok} contains the current token (see @code{TOK_xxx})
1034 constants. Identifiers and keywords are also keywords. @code{tokc}
1035 contains additional infos about the token (for example a constant value
1036 if number or string token).
1038 @section Parser
1040 The parser is hardcoded (yacc is not necessary). It does only one pass,
1041 except:
1043 @itemize
1045 @item For initialized arrays with unknown size, a first pass 
1046 is done to count the number of elements.
1048 @item For architectures where arguments are evaluated in 
1049 reverse order, a first pass is done to reverse the argument order.
1051 @end itemize
1053 @section Types
1055 The types are stored in a single 'int' variable. It was chosen in the
1056 first stages of development when tcc was much simpler. Now, it may not
1057 be the best solution.
1059 @example
1060 #define VT_INT        0  /* integer type */
1061 #define VT_BYTE       1  /* signed byte type */
1062 #define VT_SHORT      2  /* short type */
1063 #define VT_VOID       3  /* void type */
1064 #define VT_PTR        4  /* pointer */
1065 #define VT_ENUM       5  /* enum definition */
1066 #define VT_FUNC       6  /* function type */
1067 #define VT_STRUCT     7  /* struct/union definition */
1068 #define VT_FLOAT      8  /* IEEE float */
1069 #define VT_DOUBLE     9  /* IEEE double */
1070 #define VT_LDOUBLE   10  /* IEEE long double */
1071 #define VT_BOOL      11  /* ISOC99 boolean type */
1072 #define VT_LLONG     12  /* 64 bit integer */
1073 #define VT_LONG      13  /* long integer (NEVER USED as type, only
1074                             during parsing) */
1075 #define VT_BTYPE      0x000f /* mask for basic type */
1076 #define VT_UNSIGNED   0x0010  /* unsigned type */
1077 #define VT_ARRAY      0x0020  /* array type (also has VT_PTR) */
1078 #define VT_VLA        0x20000 /* VLA type (also has VT_PTR and VT_ARRAY) */
1079 #define VT_BITFIELD   0x0040  /* bitfield modifier */
1080 #define VT_CONSTANT   0x0800  /* const modifier */
1081 #define VT_VOLATILE   0x1000  /* volatile modifier */
1082 #define VT_DEFSIGN    0x2000  /* signed type */
1084 #define VT_STRUCT_SHIFT 18   /* structure/enum name shift (14 bits left) */
1085 @end example
1087 When a reference to another type is needed (for pointers, functions and
1088 structures), the @code{32 - VT_STRUCT_SHIFT} high order bits are used to
1089 store an identifier reference.
1091 The @code{VT_UNSIGNED} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1092 longs.
1094 Arrays are considered as pointers @code{VT_PTR} with the flag
1095 @code{VT_ARRAY} set. Variable length arrays are considered as special
1096 arrays and have flag @code{VT_VLA} set instead of @code{VT_ARRAY}.
1098 The @code{VT_BITFIELD} flag can be set for chars, shorts, ints and long
1099 longs. If it is set, then the bitfield position is stored from bits
1100 VT_STRUCT_SHIFT to VT_STRUCT_SHIFT + 5 and the bit field size is stored
1101 from bits VT_STRUCT_SHIFT + 6 to VT_STRUCT_SHIFT + 11.
1103 @code{VT_LONG} is never used except during parsing.
1105 During parsing, the storage of an object is also stored in the type
1106 integer:
1108 @example
1109 #define VT_EXTERN  0x00000080  /* extern definition */
1110 #define VT_STATIC  0x00000100  /* static variable */
1111 #define VT_TYPEDEF 0x00000200  /* typedef definition */
1112 #define VT_INLINE  0x00000400  /* inline definition */
1113 #define VT_IMPORT  0x00004000  /* win32: extern data imported from dll */
1114 #define VT_EXPORT  0x00008000  /* win32: data exported from dll */
1115 #define VT_WEAK    0x00010000  /* win32: data exported from dll */
1116 @end example
1118 @section Symbols
1120 All symbols are stored in hashed symbol stacks. Each symbol stack
1121 contains @code{Sym} structures.
1123 @code{Sym.v} contains the symbol name (remember
1124 an identifier is also a token, so a string is never necessary to store
1125 it). @code{Sym.t} gives the type of the symbol. @code{Sym.r} is usually
1126 the register in which the corresponding variable is stored. @code{Sym.c} is
1127 usually a constant associated to the symbol like its address for normal
1128 symbols, and the number of entries for symbols representing arrays.
1129 Variable length array types use @code{Sym.c} as a location on the stack
1130 which holds the runtime sizeof for the type.
1132 Four main symbol stacks are defined:
1134 @table @code
1136 @item define_stack
1137 for the macros (@code{#define}s).
1139 @item global_stack
1140 for the global variables, functions and types.
1142 @item local_stack
1143 for the local variables, functions and types.
1145 @item global_label_stack
1146 for the local labels (for @code{goto}).
1148 @item label_stack
1149 for GCC block local labels (see the @code{__label__} keyword).
1151 @end table
1153 @code{sym_push()} is used to add a new symbol in the local symbol
1154 stack. If no local symbol stack is active, it is added in the global
1155 symbol stack.
1157 @code{sym_pop(st,b)} pops symbols from the symbol stack @var{st} until
1158 the symbol @var{b} is on the top of stack. If @var{b} is NULL, the stack
1159 is emptied.
1161 @code{sym_find(v)} return the symbol associated to the identifier
1162 @var{v}. The local stack is searched first from top to bottom, then the
1163 global stack.
1165 @section Sections
1167 The generated code and data are written in sections. The structure
1168 @code{Section} contains all the necessary information for a given
1169 section. @code{new_section()} creates a new section. ELF file semantics
1170 is assumed for each section.
1172 The following sections are predefined:
1174 @table @code
1176 @item text_section
1177 is the section containing the generated code. @var{ind} contains the
1178 current position in the code section.
1180 @item data_section
1181 contains initialized data
1183 @item bss_section
1184 contains uninitialized data
1186 @item bounds_section
1187 @itemx lbounds_section
1188 are used when bound checking is activated
1190 @item stab_section
1191 @itemx stabstr_section
1192 are used when debugging is active to store debug information
1194 @item symtab_section
1195 @itemx strtab_section
1196 contain the exported symbols (currently only used for debugging).
1198 @end table
1200 @section Code generation
1201 @cindex code generation
1203 @subsection Introduction
1205 The TCC code generator directly generates linked binary code in one
1206 pass. It is rather unusual these days (see gcc for example which
1207 generates text assembly), but it can be very fast and surprisingly
1208 little complicated.
1210 The TCC code generator is register based. Optimization is only done at
1211 the expression level. No intermediate representation of expression is
1212 kept except the current values stored in the @emph{value stack}.
1214 On x86, three temporary registers are used. When more registers are
1215 needed, one register is spilled into a new temporary variable on the stack.
1217 @subsection The value stack
1218 @cindex value stack, introduction
1220 When an expression is parsed, its value is pushed on the value stack
1221 (@var{vstack}). The top of the value stack is @var{vtop}. Each value
1222 stack entry is the structure @code{SValue}.
1224 @code{SValue.t} is the type. @code{SValue.r} indicates how the value is
1225 currently stored in the generated code. It is usually a CPU register
1226 index (@code{REG_xxx} constants), but additional values and flags are
1227 defined:
1229 @example
1230 #define VT_CONST     0x00f0
1231 #define VT_LLOCAL    0x00f1
1232 #define VT_LOCAL     0x00f2
1233 #define VT_CMP       0x00f3
1234 #define VT_JMP       0x00f4
1235 #define VT_JMPI      0x00f5
1236 #define VT_LVAL      0x0100
1237 #define VT_SYM       0x0200
1238 #define VT_MUSTCAST  0x0400
1239 #define VT_MUSTBOUND 0x0800
1240 #define VT_BOUNDED   0x8000
1241 #define VT_LVAL_BYTE     0x1000
1242 #define VT_LVAL_SHORT    0x2000
1243 #define VT_LVAL_UNSIGNED 0x4000
1244 #define VT_LVAL_TYPE     (VT_LVAL_BYTE | VT_LVAL_SHORT | VT_LVAL_UNSIGNED)
1245 @end example
1247 @table @code
1249 @item VT_CONST
1250 indicates that the value is a constant. It is stored in the union
1251 @code{SValue.c}, depending on its type.
1253 @item VT_LOCAL
1254 indicates a local variable pointer at offset @code{SValue.c.i} in the
1255 stack.
1257 @item VT_CMP
1258 indicates that the value is actually stored in the CPU flags (i.e. the
1259 value is the consequence of a test). The value is either 0 or 1. The
1260 actual CPU flags used is indicated in @code{SValue.c.i}. 
1262 If any code is generated which destroys the CPU flags, this value MUST be
1263 put in a normal register.
1265 @item VT_JMP
1266 @itemx VT_JMPI
1267 indicates that the value is the consequence of a conditional jump. For VT_JMP,
1268 it is 1 if the jump is taken, 0 otherwise. For VT_JMPI it is inverted.
1270 These values are used to compile the @code{||} and @code{&&} logical
1271 operators.
1273 If any code is generated, this value MUST be put in a normal
1274 register. Otherwise, the generated code won't be executed if the jump is
1275 taken.
1277 @item VT_LVAL
1278 is a flag indicating that the value is actually an lvalue (left value of
1279 an assignment). It means that the value stored is actually a pointer to
1280 the wanted value. 
1282 Understanding the use @code{VT_LVAL} is very important if you want to
1283 understand how TCC works.
1285 @item VT_LVAL_BYTE
1286 @itemx VT_LVAL_SHORT
1287 @itemx VT_LVAL_UNSIGNED
1288 if the lvalue has an integer type, then these flags give its real
1289 type. The type alone is not enough in case of cast optimisations.
1291 @item VT_LLOCAL
1292 is a saved lvalue on the stack. @code{VT_LVAL} must also be set with
1293 @code{VT_LLOCAL}. @code{VT_LLOCAL} can arise when a @code{VT_LVAL} in
1294 a register has to be saved to the stack, or it can come from an
1295 architecture-specific calling convention.
1297 @item VT_MUSTCAST
1298 indicates that a cast to the value type must be performed if the value
1299 is used (lazy casting).
1301 @item VT_SYM
1302 indicates that the symbol @code{SValue.sym} must be added to the constant.
1304 @item VT_MUSTBOUND
1305 @itemx VT_BOUNDED
1306 are only used for optional bound checking.
1308 @end table
1310 @subsection Manipulating the value stack
1311 @cindex value stack
1313 @code{vsetc()} and @code{vset()} pushes a new value on the value
1314 stack. If the previous @var{vtop} was stored in a very unsafe place(for
1315 example in the CPU flags), then some code is generated to put the
1316 previous @var{vtop} in a safe storage.
1318 @code{vpop()} pops @var{vtop}. In some cases, it also generates cleanup
1319 code (for example if stacked floating point registers are used as on
1320 x86).
1322 The @code{gv(rc)} function generates code to evaluate @var{vtop} (the
1323 top value of the stack) into registers. @var{rc} selects in which
1324 register class the value should be put. @code{gv()} is the @emph{most
1325 important function} of the code generator.
1327 @code{gv2()} is the same as @code{gv()} but for the top two stack
1328 entries.
1330 @subsection CPU dependent code generation
1331 @cindex CPU dependent
1332 See the @file{i386-gen.c} file to have an example.
1334 @table @code
1336 @item load()
1337 must generate the code needed to load a stack value into a register.
1339 @item store()
1340 must generate the code needed to store a register into a stack value
1341 lvalue.
1343 @item gfunc_start()
1344 @itemx gfunc_param()
1345 @itemx gfunc_call()
1346 should generate a function call
1348 @item gfunc_prolog()
1349 @itemx gfunc_epilog()
1350 should generate a function prolog/epilog.
1352 @item gen_opi(op)
1353 must generate the binary integer operation @var{op} on the two top
1354 entries of the stack which are guaranteed to contain integer types.
1356 The result value should be put on the stack.
1358 @item gen_opf(op)
1359 same as @code{gen_opi()} for floating point operations. The two top
1360 entries of the stack are guaranteed to contain floating point values of
1361 same types.
1363 @item gen_cvt_itof()
1364 integer to floating point conversion.
1366 @item gen_cvt_ftoi()
1367 floating point to integer conversion.
1369 @item gen_cvt_ftof()
1370 floating point to floating point of different size conversion.
1372 @end table
1374 @section Optimizations done
1375 @cindex optimizations
1376 @cindex constant propagation
1377 @cindex strength reduction
1378 @cindex comparison operators
1379 @cindex caching processor flags
1380 @cindex flags, caching
1381 @cindex jump optimization
1382 Constant propagation is done for all operations. Multiplications and
1383 divisions are optimized to shifts when appropriate. Comparison
1384 operators are optimized by maintaining a special cache for the
1385 processor flags. &&, || and ! are optimized by maintaining a special
1386 'jump target' value. No other jump optimization is currently performed
1387 because it would require to store the code in a more abstract fashion.
1389 @unnumbered Concept Index
1390 @printindex cp
1392 @bye
1394 @c Local variables:
1395 @c fill-column: 78
1396 @c texinfo-column-for-description: 32
1397 @c End: