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GNU Info File  |  1994-11-17  |  51KB  |  928 lines

  1. This is Info file gcc.info, produced by Makeinfo-1.55 from the input
  2. file gcc.texi.
  3.    This file documents the use and the internals of the GNU compiler.
  4.    Published by the Free Software Foundation 675 Massachusetts Avenue
  5. Cambridge, MA 02139 USA
  6.    Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994 Free Software Foundation,
  7.    Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
  8. manual provided the copyright notice and this permission notice are
  9. preserved on all copies.
  10.    Permission is granted to copy and distribute modified versions of
  11. this manual under the conditions for verbatim copying, provided also
  12. that the sections entitled "GNU General Public License," "Funding for
  13. Free Software," and "Protect Your Freedom--Fight `Look And Feel'" are
  14. included exactly as in the original, and provided that the entire
  15. resulting derived work is distributed under the terms of a permission
  16. notice identical to this one.
  17.    Permission is granted to copy and distribute translations of this
  18. manual into another language, under the above conditions for modified
  19. versions, except that the sections entitled "GNU General Public
  20. License," "Funding for Free Software," and "Protect Your Freedom--Fight
  21. `Look And Feel'", and this permission notice, may be included in
  22. translations approved by the Free Software Foundation instead of in the
  23. original English.
  24. File: gcc.info,  Node: Case Ranges,  Next: Function Attributes,  Prev: Cast to Union,  Up: C Extensions
  25. Case Ranges
  26. ===========
  27.    You can specify a range of consecutive values in a single `case'
  28. label, like this:
  29.      case LOW ... HIGH:
  30. This has the same effect as the proper number of individual `case'
  31. labels, one for each integer value from LOW to HIGH, inclusive.
  32.    This feature is especially useful for ranges of ASCII character
  33. codes:
  34.      case 'A' ... 'Z':
  35.    *Be careful:* Write spaces around the `...', for otherwise it may be
  36. parsed wrong when you use it with integer values.  For example, write
  37. this:
  38.      case 1 ... 5:
  39. rather than this:
  40.      case 1...5:
  41. File: gcc.info,  Node: Cast to Union,  Next: Case Ranges,  Prev: Labeled Elements,  Up: C Extensions
  42. Cast to a Union Type
  43. ====================
  44.    A cast to union type is similar to other casts, except that the type
  45. specified is a union type.  You can specify the type either with `union
  46. TAG' or with a typedef name.  A cast to union is actually a constructor
  47. though, not a cast, and hence does not yield an lvalue like normal
  48. casts.  (*Note Constructors::.)
  49.    The types that may be cast to the union type are those of the members
  50. of the union.  Thus, given the following union and variables:
  51.      union foo { int i; double d; };
  52.      int x;
  53.      double y;
  54. both `x' and `y' can be cast to type `union' foo.
  55.    Using the cast as the right-hand side of an assignment to a variable
  56. of union type is equivalent to storing in a member of the union:
  57.      union foo u;
  58.      ...
  59.      u = (union foo) x  ==  u.i = x
  60.      u = (union foo) y  ==  u.d = y
  61.    You can also use the union cast as a function argument:
  62.      void hack (union foo);
  63.      ...
  64.      hack ((union foo) x);
  65. File: gcc.info,  Node: Function Attributes,  Next: Function Prototypes,  Prev: Case Ranges,  Up: C Extensions
  66. Declaring Attributes of Functions
  67. =================================
  68.    In GNU C, you declare certain things about functions called in your
  69. program which help the compiler optimize function calls and check your
  70. code more carefully.
  71.    The keyword `__attribute__' allows you to specify special attributes
  72. when making a declaration.  This keyword is followed by an attribute
  73. specification inside double parentheses.  Four attributes, `noreturn',
  74. `const', `format', and `section' are currently defined for functions.
  75. Other attributes, including `section' are supported for variables
  76. declarations (*note Variable Attributes::.).
  77.    You may also specify attributes with `__' preceeding and following
  78. each keyword.  This allows you to use them in header files without
  79. being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
  80. you may use `__noreturn__' instead of `noreturn'.
  81. `noreturn'
  82.      A few standard library functions, such as `abort' and `exit',
  83.      cannot return.  GNU CC knows this automatically.  Some programs
  84.      define their own functions that never return.  You can declare them
  85.      `noreturn' to tell the compiler this fact.  For example,
  86.           void fatal () __attribute__ ((noreturn));
  87.           
  88.           void
  89.           fatal (...)
  90.           {
  91.             ... /* Print error message. */ ...
  92.             exit (1);
  93.           }
  94.      The `noreturn' keyword tells the compiler to assume that `fatal'
  95.      cannot return.  It can then optimize without regard to what would
  96.      happen if `fatal' ever did return.  This makes slightly better
  97.      code.  More importantly, it helps avoid spurious warnings of
  98.      uninitialized variables.
  99.      Do not assume that registers saved by the calling function are
  100.      restored before calling the `noreturn' function.
  101.      It does not make sense for a `noreturn' function to have a return
  102.      type other than `void'.
  103.      The attribute `noreturn' is not implemented in GNU C versions
  104.      earlier than 2.5.  An alternative way to declare that a function
  105.      does not return, which works in the current version and in some
  106.      older versions, is as follows:
  107.           typedef void voidfn ();
  108.           
  109.           volatile voidfn fatal;
  110. `const'
  111.      Many functions do not examine any values except their arguments,
  112.      and have no effects except the return value.  Such a function can
  113.      be subject to common subexpression elimination and loop
  114.      optimization just as an arithmetic operator would be.  These
  115.      functions should be declared with the attribute `const'.  For
  116.      example,
  117.           int square (int) __attribute__ ((const));
  118.      says that the hypothetical function `square' is safe to call fewer
  119.      times than the program says.
  120.      The attribute `const' is not implemented in GNU C versions earlier
  121.      than 2.5.  An alternative way to declare that a function has no
  122.      side effects, which works in the current version and in some older
  123.      versions, is as follows:
  124.           typedef int intfn ();
  125.           
  126.           extern const intfn square;
  127.      This approach does not work in GNU C++ from 2.6.0 on, since the
  128.      language specifies that the `const' must be attached to the return
  129.      value.
  130.      Note that a function that has pointer arguments and examines the
  131.      data pointed to must *not* be declared `const'.  Likewise, a
  132.      function that calls a non-`const' function usually must not be
  133.      `const'.  It does not make sense for a `const' function to return
  134.      `void'.
  135. `format (ARCHETYPE, STRING-INDEX, FIRST-TO-CHECK)'
  136.      The `format' attribute specifies that a function takes `printf' or
  137.      `scanf' style arguments which should be type-checked against a
  138.      format string.  For example, the declaration:
  139.           extern int
  140.           my_printf (void *my_object, const char *my_format, ...)
  141.                 __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
  142.      causes the compiler to check the arguments in calls to `my_printf'
  143.      for consistency with the `printf' style format string argument
  144.      `my_format'.
  145.      The parameter ARCHETYPE determines how the format string is
  146.      interpreted, and should be either `printf' or `scanf'.  The
  147.      parameter STRING-INDEX specifies which argument is the format
  148.      string argument (starting from 1), while FIRST-TO-CHECK is the
  149.      number of the first argument to check against the format string.
  150.      For functions where the arguments are not available to be checked
  151.      (such as `vprintf'), specify the third parameter as zero.  In this
  152.      case the compiler only checks the format string for consistency.
  153.      In the example above, the format string (`my_format') is the second
  154.      argument of the function `my_print', and the arguments to check
  155.      start with the third argument, so the correct parameters for the
  156.      format attribute are 2 and 3.
  157.      The `format' attribute allows you to identify your own functions
  158.      which take format strings as arguments, so that GNU CC can check
  159.      the calls to these functions for errors.  The compiler always
  160.      checks formats for the ANSI library functions `printf', `fprintf',
  161.      `sprintf', `scanf', `fscanf', `sscanf', `vprintf', `vfprintf' and
  162.      `vsprintf' whenever such warnings are requested (using
  163.      `-Wformat'), so there is no need to modify the header file
  164.      `stdio.h'.
  165. `section ("section-name")'
  166.      Normally, the compiler places the code it generates in the `text'
  167.      section.  Sometimes, however, you need additional sections, or you
  168.      need certain particular functions to appear in special sections.
  169.      The `section' attribute specifies that a function lives in a
  170.      particular section.  For example, the declaration:
  171.           extern void foobar (void) __attribute__ ((section (".init")));
  172.      puts the function `foobar' in the `.init' section.
  173.      Some file formats do not support arbitrary sections so the
  174.      `section' attribute is not available on all platforms.  If you
  175.      need to map the entire contents of a module to a particular
  176.      section, consider using the facilities of the linker instead.
  177.    You can specify multiple attributes in a declaration by separating
  178. them by commas within the double parentheses or by immediately
  179. following an attribute declaration with another attribute declaration.
  180.    Some people object to the `__attribute__' feature, suggesting that
  181. ANSI C's `#pragma' should be used instead.  There are two reasons for
  182. not doing this.
  183.   1. It is impossible to generate `#pragma' commands from a macro.
  184.   2. There is no telling what the same `#pragma' might mean in another
  185.      compiler.
  186.    These two reasons apply to almost any application that might be
  187. proposed for `#pragma'.  It is basically a mistake to use `#pragma' for
  188. *anything*.
  189. File: gcc.info,  Node: Function Prototypes,  Next: Dollar Signs,  Prev: Function Attributes,  Up: C Extensions
  190. Prototypes and Old-Style Function Definitions
  191. =============================================
  192.    GNU C extends ANSI C to allow a function prototype to override a
  193. later old-style non-prototype definition.  Consider the following
  194. example:
  195.      /* Use prototypes unless the compiler is old-fashioned.  */
  196.      #if __STDC__
  197.      #define P(x) x
  198.      #else
  199.      #define P(x) ()
  200.      #endif
  201.      
  202.      /* Prototype function declaration.  */
  203.      int isroot P((uid_t));
  204.      
  205.      /* Old-style function definition.  */
  206.      int
  207.      isroot (x)   /* ??? lossage here ??? */
  208.           uid_t x;
  209.      {
  210.        return x == 0;
  211.      }
  212.    Suppose the type `uid_t' happens to be `short'.  ANSI C does not
  213. allow this example, because subword arguments in old-style
  214. non-prototype definitions are promoted.  Therefore in this example the
  215. function definition's argument is really an `int', which does not match
  216. the prototype argument type of `short'.
  217.    This restriction of ANSI C makes it hard to write code that is
  218. portable to traditional C compilers, because the programmer does not
  219. know whether the `uid_t' type is `short', `int', or `long'.  Therefore,
  220. in cases like these GNU C allows a prototype to override a later
  221. old-style definition.  More precisely, in GNU C, a function prototype
  222. argument type overrides the argument type specified by a later
  223. old-style definition if the former type is the same as the latter type
  224. before promotion.  Thus in GNU C the above example is equivalent to the
  225. following:
  226.      int isroot (uid_t);
  227.      
  228.      int
  229.      isroot (uid_t x)
  230.      {
  231.        return x == 0;
  232.      }
  233.    GNU C++ does not support old-style function definitions, so this
  234. extension is irrelevant.
  235. File: gcc.info,  Node: Dollar Signs,  Next: Character Escapes,  Prev: Function Prototypes,  Up: C Extensions
  236. Dollar Signs in Identifier Names
  237. ================================
  238.    In GNU C, you may use dollar signs in identifier names.  This is
  239. because many traditional C implementations allow such identifiers.
  240.    On some machines, dollar signs are allowed in identifiers if you
  241. specify `-traditional'.  On a few systems they are allowed by default,
  242. even if you do not use `-traditional'.  But they are never allowed if
  243. you specify `-ansi'.
  244.    There are certain ANSI C programs (obscure, to be sure) that would
  245. compile incorrectly if dollar signs were permitted in identifiers.  For
  246. example:
  247.      #define foo(a) #a
  248.      #define lose(b) foo (b)
  249.      #define test$
  250.      lose (test)
  251. File: gcc.info,  Node: Character Escapes,  Next: Variable Attributes,  Prev: Dollar Signs,  Up: C Extensions
  252. The Character ESC in Constants
  253. ==============================
  254.    You can use the sequence `\e' in a string or character constant to
  255. stand for the ASCII character ESC.
  256. File: gcc.info,  Node: Alignment,  Next: Inline,  Prev: Variable Attributes,  Up: C Extensions
  257. Inquiring on Alignment of Types or Variables
  258. ============================================
  259.    The keyword `__alignof__' allows you to inquire about how an object
  260. is aligned, or the minimum alignment usually required by a type.  Its
  261. syntax is just like `sizeof'.
  262.    For example, if the target machine requires a `double' value to be
  263. aligned on an 8-byte boundary, then `__alignof__ (double)' is 8.  This
  264. is true on many RISC machines.  On more traditional machine designs,
  265. `__alignof__ (double)' is 4 or even 2.
  266.    Some machines never actually require alignment; they allow reference
  267. to any data type even at an odd addresses.  For these machines,
  268. `__alignof__' reports the *recommended* alignment of a type.
  269.    When the operand of `__alignof__' is an lvalue rather than a type,
  270. the value is the largest alignment that the lvalue is known to have.
  271. It may have this alignment as a result of its data type, or because it
  272. is part of a structure and inherits alignment from that structure.  For
  273. example, after this declaration:
  274.      struct foo { int x; char y; } foo1;
  275. the value of `__alignof__ (foo1.y)' is probably 2 or 4, the same as
  276. `__alignof__ (int)', even though the data type of `foo1.y' does not
  277. itself demand any alignment.
  278.    A related feature which lets you specify the alignment of an object
  279. is `__attribute__ ((aligned (ALIGNMENT)))'; see the following section.
  280. File: gcc.info,  Node: Variable Attributes,  Next: Alignment,  Prev: Character Escapes,  Up: C Extensions
  281. Specifying Attributes of Variables
  282. ==================================
  283.    The keyword `__attribute__' allows you to specify special attributes
  284. of variables or structure fields.  This keyword is followed by an
  285. attribute specification inside double parentheses.  Four attributes are
  286. currently defined for variables: `aligned', `mode', `packed', and
  287. `section'.  Other attributes are defined for functions, and thus not
  288. documented here; see *Note Function Attributes::.
  289.    You may also specify attributes with `__' preceeding and following
  290. each keyword.  This allows you to use them in header files without
  291. being concerned about a possible macro of the same name.  For example,
  292. you may use `__aligned__' instead of `aligned'.
  293. `aligned (ALIGNMENT)'
  294.      This attribute specifies a minimum alignment for the variable or
  295.      structure field, measured in bytes.  For example, the declaration:
  296.           int x __attribute__ ((aligned (16))) = 0;
  297.      causes the compiler to allocate the global variable `x' on a
  298.      16-byte boundary.  On a 68040, this could be used in conjunction
  299.      with an `asm' expression to access the `move16' instruction which
  300.      requires 16-byte aligned operands.
  301.      You can also specify the alignment of structure fields.  For
  302.      example, to create a double-word aligned `int' pair, you could
  303.      write:
  304.           struct foo { int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); };
  305.      This is an alternative to creating a union with a `double' member
  306.      that forces the union to be double-word aligned.
  307.      It is not possible to specify the alignment of functions; the
  308.      alignment of functions is determined by the machine's requirements
  309.      and cannot be changed.  You cannot specify alignment for a typedef
  310.      name because such a name is just an alias, not a distinct type.
  311.      The `aligned' attribute can only increase the alignment; but you
  312.      can decrease it by specifying `packed' as well.  See below.
  313.      The linker of your operating system imposes a maximum alignment.
  314.      If the linker aligns each object file on a four byte boundary,
  315.      then it is beyond the compiler's power to cause anything to be
  316.      aligned to a larger boundary than that.  For example, if  the
  317.      linker happens to put this object file at address 136 (eight more
  318.      than a multiple of 64), then the compiler cannot guarantee an
  319.      alignment of more than 8 just by aligning variables in the object
  320.      file.
  321. `mode (MODE)'
  322.      This attribute specifies the data type for the
  323.      declaration--whichever type corresponds to the mode MODE.  This in
  324.      effect lets you request an integer or floating point type
  325.      according to its width.
  326. `packed'
  327.      The `packed' attribute specifies that a variable or structure field
  328.      should have the smallest possible alignment--one byte for a
  329.      variable, and one bit for a field, unless you specify a larger
  330.      value with the `aligned' attribute.
  331.      Here is a structure in which the field `x' is packed, so that it
  332.      immediately follows `a':
  333.           struct foo
  334.           {
  335.             char a;
  336.             int x[2] __attribute__ ((packed));
  337.           };
  338. `section ("section-name")'
  339.      Normally, the compiler places the objects it generates in sections
  340.      like `data' and `bss'.  Sometimes, however, you need additional
  341.      sections, or you need certain particular variables to appear in
  342.      special sections, for example to map to special hardware.  The
  343.      `section' attribute specifies that a variable (or function) lives
  344.      in a particular section.  For example, this small program uses
  345.      several specific section names:
  346.           struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = { 0 };
  347.           struct duart b __attribute__ ((section ("DUART_B"))) = { 0 };
  348.           char stack[10000] __attribute__ ((section ("STACK"))) = { 0 };
  349.           int init_data_copy __attribute__ ((section ("INITDATACOPY"))) = 0;
  350.           
  351.           main()
  352.           {
  353.             /* Initialize stack pointer */
  354.             init_sp (stack + sizeof (stack));
  355.           
  356.             /* Initialize initialized data */
  357.             memcpy (&init_data_copy, &data, &edata - &data);
  358.           
  359.             /* Turn on the serial ports */
  360.             init_duart (&a);
  361.             init_duart (&b);
  362.           }
  363.      Use the `section' attribute with an *initialized* definition of a
  364.      *global* variable, as shown in the example.  GNU CC issues a
  365.      warning and otherwise ignores the `section' attribute in
  366.      uninitialized variable declarations.
  367.      You may only use the `section' attribute with a fully initialized
  368.      global definition because of the way linkers work.  The linker
  369.      requires each object be defined once, with the exception that
  370.      uninitialized variables tentatively go in the `common' (or `bss')
  371.      section and can be multiply "defined".
  372.      Some file formats do not support arbitrary sections so the
  373.      `section' attribute is not available on all platforms.  If you
  374.      need to map the entire contents of a module to a particular
  375.      section, consider using the facilities of the linker instead.
  376. `transparent_union'
  377.      This attribute, attached to a function argument variable which is a
  378.      union, means to pass the argument in the same way that the first
  379.      union alternative would be passed.  You can also use this
  380.      attribute on a `typedef' for a union data type; then it applies to
  381.      all function arguments with that type.
  382.    To specify multiple attributes, separate them by commas within the
  383. double parentheses: for example, `__attribute__ ((aligned (16),
  384. packed))'.
  385. File: gcc.info,  Node: Inline,  Next: Extended Asm,  Prev: Alignment,  Up: C Extensions
  386. An Inline Function is As Fast As a Macro
  387. ========================================
  388.    By declaring a function `inline', you can direct GNU CC to integrate
  389. that function's code into the code for its callers.  This makes
  390. execution faster by eliminating the function-call overhead; in
  391. addition, if any of the actual argument values are constant, their known
  392. values may permit simplifications at compile time so that not all of the
  393. inline function's code needs to be included.  The effect on code size is
  394. less predictable; object code may be larger or smaller with function
  395. inlining, depending on the particular case.  Inlining of functions is an
  396. optimization and it really "works" only in optimizing compilation.  If
  397. you don't use `-O', no function is really inline.
  398.    To declare a function inline, use the `inline' keyword in its
  399. declaration, like this:
  400.      inline int
  401.      inc (int *a)
  402.      {
  403.        (*a)++;
  404.      }
  405.    (If you are writing a header file to be included in ANSI C programs,
  406. write `__inline__' instead of `inline'.  *Note Alternate Keywords::.)
  407.    You can also make all "simple enough" functions inline with the
  408. option `-finline-functions'.  Note that certain usages in a function
  409. definition can make it unsuitable for inline substitution.
  410.    Note that in C and Objective C, unlike C++, the `inline' keyword
  411. does not affect the linkage of the function.
  412.    GNU CC automatically inlines member functions defined within the
  413. class body of C++ programs even if they are not explicitly declared
  414. `inline'.  (You can override this with `-fno-default-inline'; *note
  415. Options Controlling C++ Dialect: C++ Dialect Options..)
  416.    When a function is both inline and `static', if all calls to the
  417. function are integrated into the caller, and the function's address is
  418. never used, then the function's own assembler code is never referenced.
  419. In this case, GNU CC does not actually output assembler code for the
  420. function, unless you specify the option `-fkeep-inline-functions'.
  421. Some calls cannot be integrated for various reasons (in particular,
  422. calls that precede the function's definition cannot be integrated, and
  423. neither can recursive calls within the definition).  If there is a
  424. nonintegrated call, then the function is compiled to assembler code as
  425. usual.  The function must also be compiled as usual if the program
  426. refers to its address, because that can't be inlined.
  427.    When an inline function is not `static', then the compiler must
  428. assume that there may be calls from other source files; since a global
  429. symbol can be defined only once in any program, the function must not
  430. be defined in the other source files, so the calls therein cannot be
  431. integrated.  Therefore, a non-`static' inline function is always
  432. compiled on its own in the usual fashion.
  433.    If you specify both `inline' and `extern' in the function
  434. definition, then the definition is used only for inlining.  In no case
  435. is the function compiled on its own, not even if you refer to its
  436. address explicitly.  Such an address becomes an external reference, as
  437. if you had only declared the function, and had not defined it.
  438.    This combination of `inline' and `extern' has almost the effect of a
  439. macro.  The way to use it is to put a function definition in a header
  440. file with these keywords, and put another copy of the definition
  441. (lacking `inline' and `extern') in a library file.  The definition in
  442. the header file will cause most calls to the function to be inlined.
  443. If any uses of the function remain, they will refer to the single copy
  444. in the library.
  445.    GNU C does not inline any functions when not optimizing.  It is not
  446. clear whether it is better to inline or not, in this case, but we found
  447. that a correct implementation when not optimizing was difficult.  So we
  448. did the easy thing, and turned it off.
  449. File: gcc.info,  Node: Extended Asm,  Next: Asm Labels,  Prev: Inline,  Up: C Extensions
  450. Assembler Instructions with C Expression Operands
  451. =================================================
  452.    In an assembler instruction using `asm', you can now specify the
  453. operands of the instruction using C expressions.  This means no more
  454. guessing which registers or memory locations will contain the data you
  455. want to use.
  456.    You must specify an assembler instruction template much like what
  457. appears in a machine description, plus an operand constraint string for
  458. each operand.
  459.    For example, here is how to use the 68881's `fsinx' instruction:
  460.      asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
  461. Here `angle' is the C expression for the input operand while `result'
  462. is that of the output operand.  Each has `"f"' as its operand
  463. constraint, saying that a floating point register is required.  The `='
  464. in `=f' indicates that the operand is an output; all output operands'
  465. constraints must use `='.  The constraints use the same language used
  466. in the machine description (*note Constraints::.).
  467.    Each operand is described by an operand-constraint string followed
  468. by the C expression in parentheses.  A colon separates the assembler
  469. template from the first output operand, and another separates the last
  470. output operand from the first input, if any.  Commas separate output
  471. operands and separate inputs.  The total number of operands is limited
  472. to ten or to the maximum number of operands in any instruction pattern
  473. in the machine description, whichever is greater.
  474.    If there are no output operands, and there are input operands, then
  475. there must be two consecutive colons surrounding the place where the
  476. output operands would go.
  477.    Output operand expressions must be lvalues; the compiler can check
  478. this.  The input operands need not be lvalues.  The compiler cannot
  479. check whether the operands have data types that are reasonable for the
  480. instruction being executed.  It does not parse the assembler
  481. instruction template and does not know what it means, or whether it is
  482. valid assembler input.  The extended `asm' feature is most often used
  483. for machine instructions that the compiler itself does not know exist.
  484.    The output operands must be write-only; GNU CC will assume that the
  485. values in these operands before the instruction are dead and need not be
  486. generated.  Extended asm does not support input-output or read-write
  487. operands.  For this reason, the constraint character `+', which
  488. indicates such an operand, may not be used.
  489.    When the assembler instruction has a read-write operand, or an
  490. operand in which only some of the bits are to be changed, you must
  491. logically split its function into two separate operands, one input
  492. operand and one write-only output operand.  The connection between them
  493. is expressed by constraints which say they need to be in the same
  494. location when the instruction executes.  You can use the same C
  495. expression for both operands, or different expressions.  For example,
  496. here we write the (fictitious) `combine' instruction with `bar' as its
  497. read-only source operand and `foo' as its read-write destination:
  498.      asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
  499. The constraint `"0"' for operand 1 says that it must occupy the same
  500. location as operand 0.  A digit in constraint is allowed only in an
  501. input operand, and it must refer to an output operand.
  502.    Only a digit in the constraint can guarantee that one operand will
  503. be in the same place as another.  The mere fact that `foo' is the value
  504. of both operands is not enough to guarantee that they will be in the
  505. same place in the generated assembler code.  The following would not
  506. work:
  507.      asm ("combine %2,%0" : "=r" (foo) : "r" (foo), "g" (bar));
  508.    Various optimizations or reloading could cause operands 0 and 1 to
  509. be in different registers; GNU CC knows no reason not to do so.  For
  510. example, the compiler might find a copy of the value of `foo' in one
  511. register and use it for operand 1, but generate the output operand 0 in
  512. a different register (copying it afterward to `foo''s own address).  Of
  513. course, since the register for operand 1 is not even mentioned in the
  514. assembler code, the result will not work, but GNU CC can't tell that.
  515.    Some instructions clobber specific hard registers.  To describe
  516. this, write a third colon after the input operands, followed by the
  517. names of the clobbered hard registers (given as strings).  Here is a
  518. realistic example for the Vax:
  519.      asm volatile ("movc3 %0,%1,%2"
  520.                    : /* no outputs */
  521.                    : "g" (from), "g" (to), "g" (count)
  522.                    : "r0", "r1", "r2", "r3", "r4", "r5");
  523.    If you refer to a particular hardware register from the assembler
  524. code, then you will probably have to list the register after the third
  525. colon to tell the compiler that the register's value is modified.  In
  526. many assemblers, the register names begin with `%'; to produce one `%'
  527. in the assembler code, you must write `%%' in the input.
  528.    If your assembler instruction can alter the condition code register,
  529. add `cc' to the list of clobbered registers.  GNU CC on some machines
  530. represents the condition codes as a specific hardware register; `cc'
  531. serves to name this register.  On other machines, the condition code is
  532. handled differently, and specifying `cc' has no effect.  But it is
  533. valid no matter what the machine.
  534.    If your assembler instruction modifies memory in an unpredictable
  535. fashion, add `memory' to the list of clobbered registers.  This will
  536. cause GNU CC to not keep memory values cached in registers across the
  537. assembler instruction.
  538.    You can put multiple assembler instructions together in a single
  539. `asm' template, separated either with newlines (written as `\n') or with
  540. semicolons if the assembler allows such semicolons.  The GNU assembler
  541. allows semicolons and all Unix assemblers seem to do so.  The input
  542. operands are guaranteed not to use any of the clobbered registers, and
  543. neither will the output operands' addresses, so you can read and write
  544. the clobbered registers as many times as you like.  Here is an example
  545. of multiple instructions in a template; it assumes that the subroutine
  546. `_foo' accepts arguments in registers 9 and 10:
  547.      asm ("movl %0,r9;movl %1,r10;call _foo"
  548.           : /* no outputs */
  549.           : "g" (from), "g" (to)
  550.           : "r9", "r10");
  551.    Unless an output operand has the `&' constraint modifier, GNU CC may
  552. allocate it in the same register as an unrelated input operand, on the
  553. assumption that the inputs are consumed before the outputs are produced.
  554. This assumption may be false if the assembler code actually consists of
  555. more than one instruction.  In such a case, use `&' for each output
  556. operand that may not overlap an input.  *Note Modifiers::.
  557.    If you want to test the condition code produced by an assembler
  558. instruction, you must include a branch and a label in the `asm'
  559. construct, as follows:
  560.      asm ("clr %0;frob %1;beq 0f;mov #1,%0;0:"
  561.           : "g" (result)
  562.           : "g" (input));
  563. This assumes your assembler supports local labels, as the GNU assembler
  564. and most Unix assemblers do.
  565.    Speaking of labels, jumps from one `asm' to another are not
  566. supported.  The compiler's optimizers do not know about these jumps,
  567. and therefore they cannot take account of them when deciding how to
  568. optimize.
  569.    Usually the most convenient way to use these `asm' instructions is to
  570. encapsulate them in macros that look like functions.  For example,
  571.      #define sin(x)       \
  572.      ({ double __value, __arg = (x);   \
  573.         asm ("fsinx %1,%0": "=f" (__value): "f" (__arg));  \
  574.         __value; })
  575. Here the variable `__arg' is used to make sure that the instruction
  576. operates on a proper `double' value, and to accept only those arguments
  577. `x' which can convert automatically to a `double'.
  578.    Another way to make sure the instruction operates on the correct
  579. data type is to use a cast in the `asm'.  This is different from using a
  580. variable `__arg' in that it converts more different types.  For
  581. example, if the desired type were `int', casting the argument to `int'
  582. would accept a pointer with no complaint, while assigning the argument
  583. to an `int' variable named `__arg' would warn about using a pointer
  584. unless the caller explicitly casts it.
  585.    If an `asm' has output operands, GNU CC assumes for optimization
  586. purposes that the instruction has no side effects except to change the
  587. output operands.  This does not mean that instructions with a side
  588. effect cannot be used, but you must be careful, because the compiler
  589. may eliminate them if the output operands aren't used, or move them out
  590. of loops, or replace two with one if they constitute a common
  591. subexpression.  Also, if your instruction does have a side effect on a
  592. variable that otherwise appears not to change, the old value of the
  593. variable may be reused later if it happens to be found in a register.
  594.    You can prevent an `asm' instruction from being deleted, moved
  595. significantly, or combined, by writing the keyword `volatile' after the
  596. `asm'.  For example:
  597.      #define set_priority(x)  \
  598.      asm volatile ("set_priority %0": /* no outputs */ : "g" (x))
  599. An instruction without output operands will not be deleted or moved
  600. significantly, regardless, unless it is unreachable.
  601.    Note that even a volatile `asm' instruction can be moved in ways
  602. that appear insignificant to the compiler, such as across jump
  603. instructions.  You can't expect a sequence of volatile `asm'
  604. instructions to remain perfectly consecutive.  If you want consecutive
  605. output, use a single `asm'.
  606.    It is a natural idea to look for a way to give access to the
  607. condition code left by the assembler instruction.  However, when we
  608. attempted to implement this, we found no way to make it work reliably.
  609. The problem is that output operands might need reloading, which would
  610. result in additional following "store" instructions.  On most machines,
  611. these instructions would alter the condition code before there was time
  612. to test it.  This problem doesn't arise for ordinary "test" and
  613. "compare" instructions because they don't have any output operands.
  614.    If you are writing a header file that should be includable in ANSI C
  615. programs, write `__asm__' instead of `asm'.  *Note Alternate Keywords::.
  616. File: gcc.info,  Node: Asm Labels,  Next: Explicit Reg Vars,  Prev: Extended Asm,  Up: C Extensions
  617. Controlling Names Used in Assembler Code
  618. ========================================
  619.    You can specify the name to be used in the assembler code for a C
  620. function or variable by writing the `asm' (or `__asm__') keyword after
  621. the declarator as follows:
  622.      int foo asm ("myfoo") = 2;
  623. This specifies that the name to be used for the variable `foo' in the
  624. assembler code should be `myfoo' rather than the usual `_foo'.
  625.    On systems where an underscore is normally prepended to the name of
  626. a C function or variable, this feature allows you to define names for
  627. the linker that do not start with an underscore.
  628.    You cannot use `asm' in this way in a function *definition*; but you
  629. can get the same effect by writing a declaration for the function
  630. before its definition and putting `asm' there, like this:
  631.      extern func () asm ("FUNC");
  632.      
  633.      func (x, y)
  634.           int x, y;
  635.      ...
  636.    It is up to you to make sure that the assembler names you choose do
  637. not conflict with any other assembler symbols.  Also, you must not use a
  638. register name; that would produce completely invalid assembler code.
  639. GNU CC does not as yet have the ability to store static variables in
  640. registers.  Perhaps that will be added.
  641. File: gcc.info,  Node: Explicit Reg Vars,  Next: Alternate Keywords,  Prev: Asm Labels,  Up: C Extensions
  642. Variables in Specified Registers
  643. ================================
  644.    GNU C allows you to put a few global variables into specified
  645. hardware registers.  You can also specify the register in which an
  646. ordinary register variable should be allocated.
  647.    * Global register variables reserve registers throughout the program.
  648.      This may be useful in programs such as programming language
  649.      interpreters which have a couple of global variables that are
  650.      accessed very often.
  651.    * Local register variables in specific registers do not reserve the
  652.      registers.  The compiler's data flow analysis is capable of
  653.      determining where the specified registers contain live values, and
  654.      where they are available for other uses.
  655.      These local variables are sometimes convenient for use with the
  656.      extended `asm' feature (*note Extended Asm::.), if you want to
  657.      write one output of the assembler instruction directly into a
  658.      particular register.  (This will work provided the register you
  659.      specify fits the constraints specified for that operand in the
  660.      `asm'.)
  661. * Menu:
  662. * Global Reg Vars::
  663. * Local Reg Vars::
  664. File: gcc.info,  Node: Global Reg Vars,  Next: Local Reg Vars,  Up: Explicit Reg Vars
  665. Defining Global Register Variables
  666. ----------------------------------
  667.    You can define a global register variable in GNU C like this:
  668.      register int *foo asm ("a5");
  669. Here `a5' is the name of the register which should be used.  Choose a
  670. register which is normally saved and restored by function calls on your
  671. machine, so that library routines will not clobber it.
  672.    Naturally the register name is cpu-dependent, so you would need to
  673. conditionalize your program according to cpu type.  The register `a5'
  674. would be a good choice on a 68000 for a variable of pointer type.  On
  675. machines with register windows, be sure to choose a "global" register
  676. that is not affected magically by the function call mechanism.
  677.    In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how
  678. they name the registers; then you would need additional conditionals.
  679. For example, some 68000 operating systems call this register `%a5'.
  680.    Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a
  681. register automatically, but first we need to figure out how it should
  682. choose and how to enable you to guide the choice.  No solution is
  683. evident.
  684.    Defining a global register variable in a certain register reserves
  685. that register entirely for this use, at least within the current
  686. compilation.  The register will not be allocated for any other purpose
  687. in the functions in the current compilation.  The register will not be
  688. saved and restored by these functions.  Stores into this register are
  689. never deleted even if they would appear to be dead, but references may
  690. be deleted or moved or simplified.
  691.    It is not safe to access the global register variables from signal
  692. handlers, or from more than one thread of control, because the system
  693. library routines may temporarily use the register for other things
  694. (unless you recompile them specially for the task at hand).
  695.    It is not safe for one function that uses a global register variable
  696. to call another such function `foo' by way of a third function `lose'
  697. that was compiled without knowledge of this variable (i.e. in a
  698. different source file in which the variable wasn't declared).  This is
  699. because `lose' might save the register and put some other value there.
  700. For example, you can't expect a global register variable to be
  701. available in the comparison-function that you pass to `qsort', since
  702. `qsort' might have put something else in that register.  (If you are
  703. prepared to recompile `qsort' with the same global register variable,
  704. you can solve this problem.)
  705.    If you want to recompile `qsort' or other source files which do not
  706. actually use your global register variable, so that they will not use
  707. that register for any other purpose, then it suffices to specify the
  708. compiler option `-ffixed-REG'.  You need not actually add a global
  709. register declaration to their source code.
  710.    A function which can alter the value of a global register variable
  711. cannot safely be called from a function compiled without this variable,
  712. because it could clobber the value the caller expects to find there on
  713. return.  Therefore, the function which is the entry point into the part
  714. of the program that uses the global register variable must explicitly
  715. save and restore the value which belongs to its caller.
  716.    On most machines, `longjmp' will restore to each global register
  717. variable the value it had at the time of the `setjmp'.  On some
  718. machines, however, `longjmp' will not change the value of global
  719. register variables.  To be portable, the function that called `setjmp'
  720. should make other arrangements to save the values of the global register
  721. variables, and to restore them in a `longjmp'.  This way, the same
  722. thing will happen regardless of what `longjmp' does.
  723.    All global register variable declarations must precede all function
  724. definitions.  If such a declaration could appear after function
  725. definitions, the declaration would be too late to prevent the register
  726. from being used for other purposes in the preceding functions.
  727.    Global register variables may not have initial values, because an
  728. executable file has no means to supply initial contents for a register.
  729.    On the Sparc, there are reports that g3 ... g7 are suitable
  730. registers, but certain library functions, such as `getwd', as well as
  731. the subroutines for division and remainder, modify g3 and g4.  g1 and
  732. g2 are local temporaries.
  733.    On the 68000, a2 ... a5 should be suitable, as should d2 ... d7.  Of
  734. course, it will not do to use more than a few of those.
  735. File: gcc.info,  Node: Local Reg Vars,  Prev: Global Reg Vars,  Up: Explicit Reg Vars
  736. Specifying Registers for Local Variables
  737. ----------------------------------------
  738.    You can define a local register variable with a specified register
  739. like this:
  740.      register int *foo asm ("a5");
  741. Here `a5' is the name of the register which should be used.  Note that
  742. this is the same syntax used for defining global register variables,
  743. but for a local variable it would appear within a function.
  744.    Naturally the register name is cpu-dependent, but this is not a
  745. problem, since specific registers are most often useful with explicit
  746. assembler instructions (*note Extended Asm::.).  Both of these things
  747. generally require that you conditionalize your program according to cpu
  748. type.
  749.    In addition, operating systems on one type of cpu may differ in how
  750. they name the registers; then you would need additional conditionals.
  751. For example, some 68000 operating systems call this register `%a5'.
  752.    Eventually there may be a way of asking the compiler to choose a
  753. register automatically, but first we need to figure out how it should
  754. choose and how to enable you to guide the choice.  No solution is
  755. evident.
  756.    Defining such a register variable does not reserve the register; it
  757. remains available for other uses in places where flow control determines
  758. the variable's value is not live.  However, these registers are made
  759. unavailable for use in the reload pass.  I would not be surprised if
  760. excessive use of this feature leaves the compiler too few available
  761. registers to compile certain functions.
  762. File: gcc.info,  Node: Alternate Keywords,  Next: Incomplete Enums,  Prev: Explicit Reg Vars,  Up: C Extensions
  763. Alternate Keywords
  764. ==================
  765.    The option `-traditional' disables certain keywords; `-ansi'
  766. disables certain others.  This causes trouble when you want to use GNU C
  767. extensions, or ANSI C features, in a general-purpose header file that
  768. should be usable by all programs, including ANSI C programs and
  769. traditional ones.  The keywords `asm', `typeof' and `inline' cannot be
  770. used since they won't work in a program compiled with `-ansi', while
  771. the keywords `const', `volatile', `signed', `typeof' and `inline' won't
  772. work in a program compiled with `-traditional'.
  773.    The way to solve these problems is to put `__' at the beginning and
  774. end of each problematical keyword.  For example, use `__asm__' instead
  775. of `asm', `__const__' instead of `const', and `__inline__' instead of
  776. `inline'.
  777.    Other C compilers won't accept these alternative keywords; if you
  778. want to compile with another compiler, you can define the alternate
  779. keywords as macros to replace them with the customary keywords.  It
  780. looks like this:
  781.      #ifndef __GNUC__
  782.      #define __asm__ asm
  783.      #endif
  784.    `-pedantic' causes warnings for many GNU C extensions.  You can
  785. prevent such warnings within one expression by writing `__extension__'
  786. before the expression.  `__extension__' has no effect aside from this.
  787. File: gcc.info,  Node: Incomplete Enums,  Next: Function Names,  Prev: Alternate Keywords,  Up: C Extensions
  788. Incomplete `enum' Types
  789. =======================
  790.    You can define an `enum' tag without specifying its possible values.
  791. This results in an incomplete type, much like what you get if you write
  792. `struct foo' without describing the elements.  A later declaration
  793. which does specify the possible values completes the type.
  794.    You can't allocate variables or storage using the type while it is
  795. incomplete.  However, you can work with pointers to that type.
  796.    This extension may not be very useful, but it makes the handling of
  797. `enum' more consistent with the way `struct' and `union' are handled.
  798.    This extension is not supported by GNU C++.
  799. File: gcc.info,  Node: Function Names,  Prev: Incomplete Enums,  Up: C Extensions
  800. Function Names as Strings
  801. =========================
  802.    GNU CC predefines two string variables to be the name of the current
  803. function.  The variable `__FUNCTION__' is the name of the function as
  804. it appears in the source.  The variable `__PRETTY_FUNCTION__' is the
  805. name of the function pretty printed in a language specific fashion.
  806.    These names are always the same in a C function, but in a C++
  807. function they may be different.  For example, this program:
  808.      extern "C" {
  809.      extern int printf (char *, ...);
  810.      }
  811.      
  812.      class a {
  813.       public:
  814.        sub (int i)
  815.          {
  816.            printf ("__FUNCTION__ = %s\n", __FUNCTION__);
  817.            printf ("__PRETTY_FUNCTION__ = %s\n", __PRETTY_FUNCTION__);
  818.          }
  819.      };
  820.      
  821.      int
  822.      main (void)
  823.      {
  824.        a ax;
  825.        ax.sub (0);
  826.        return 0;
  827.      }
  828. gives this output:
  829.      __FUNCTION__ = sub
  830.      __PRETTY_FUNCTION__ = int  a::sub (int)
  831. File: gcc.info,  Node: C++ Extensions,  Next: Trouble,  Prev: C Extensions,  Up: Top
  832. Extensions to the C++ Language
  833. ******************************
  834.    The GNU compiler provides these extensions to the C++ language (and
  835. you can also use most of the C language extensions in your C++
  836. programs).  If you want to write code that checks whether these
  837. features are available, you can test for the GNU compiler the same way
  838. as for C programs: check for a predefined macro `__GNUC__'.  You can
  839. also use `__GNUG__' to test specifically for GNU C++ (*note Standard
  840. Predefined Macros: (cpp.info)Standard Predefined.).
  841. * Menu:
  842. * Naming Results::      Giving a name to C++ function return values.
  843. * Min and Max::        C++ Minimum and maximum operators.
  844. * Destructors and Goto:: Goto is safe to use in C++ even when destructors
  845.                            are needed.
  846. * C++ Interface::       You can use a single C++ header file for both
  847.                          declarations and definitions.
  848. * Template Instantiation:: Methods for ensuring that exactly one copy of
  849.                          each needed template instantiation is emitted.
  850. * C++ Signatures::    You can specify abstract types to get subtype
  851.              polymorphism independent from inheritance.
  852. File: gcc.info,  Node: Naming Results,  Next: Min and Max,  Up: C++ Extensions
  853. Named Return Values in C++
  854. ==========================
  855.    GNU C++ extends the function-definition syntax to allow you to
  856. specify a name for the result of a function outside the body of the
  857. definition, in C++ programs:
  858.      TYPE
  859.      FUNCTIONNAME (ARGS) return RESULTNAME;
  860.      {
  861.        ...
  862.        BODY
  863.        ...
  864.      }
  865.    You can use this feature to avoid an extra constructor call when a
  866. function result has a class type.  For example, consider a function
  867. `m', declared as `X v = m ();', whose result is of class `X':
  868.      X
  869.      m ()
  870.      {
  871.        X b;
  872.        b.a = 23;
  873.        return b;
  874.      }
  875.    Although `m' appears to have no arguments, in fact it has one
  876. implicit argument: the address of the return value.  At invocation, the
  877. address of enough space to hold `v' is sent in as the implicit argument.
  878. Then `b' is constructed and its `a' field is set to the value 23.
  879. Finally, a copy constructor (a constructor of the form `X(X&)') is
  880. applied to `b', with the (implicit) return value location as the
  881. target, so that `v' is now bound to the return value.
  882.    But this is wasteful.  The local `b' is declared just to hold
  883. something that will be copied right out.  While a compiler that
  884. combined an "elision" algorithm with interprocedural data flow analysis
  885. could conceivably eliminate all of this, it is much more practical to
  886. allow you to assist the compiler in generating efficient code by
  887. manipulating the return value explicitly, thus avoiding the local
  888. variable and copy constructor altogether.
  889.    Using the extended GNU C++ function-definition syntax, you can avoid
  890. the temporary allocation and copying by naming `r' as your return value
  891. as the outset, and assigning to its `a' field directly:
  892.      X
  893.      m () return r;
  894.      {
  895.        r.a = 23;
  896.      }
  897. The declaration of `r' is a standard, proper declaration, whose effects
  898. are executed *before* any of the body of `m'.
  899.    Functions of this type impose no additional restrictions; in
  900. particular, you can execute `return' statements, or return implicitly by
  901. reaching the end of the function body ("falling off the edge").  Cases
  902.      X
  903.      m () return r (23);
  904.      {
  905.        return;
  906.      }
  907. (or even `X m () return r (23); { }') are unambiguous, since the return
  908. value `r' has been initialized in either case.  The following code may
  909. be hard to read, but also works predictably:
  910.      X
  911.      m () return r;
  912.      {
  913.        X b;
  914.        return b;
  915.      }
  916.    The return value slot denoted by `r' is initialized at the outset,
  917. but the statement `return b;' overrides this value.  The compiler deals
  918. with this by destroying `r' (calling the destructor if there is one, or
  919. doing nothing if there is not), and then reinitializing `r' with `b'.
  920.    This extension is provided primarily to help people who use
  921. overloaded operators, where there is a great need to control not just
  922. the arguments, but the return values of functions.  For classes where
  923. the copy constructor incurs a heavy performance penalty (especially in
  924. the common case where there is a quick default constructor), this is a
  925. major savings.  The disadvantage of this extension is that you do not
  926. control when the default constructor for the return value is called: it
  927. is always called at the beginning.
  928.