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/ OS/2 Professional / OS2PRO194.ISO / os2 / prgramer / unix / info / gcc.i08 (.txt) < prev    next >
GNU Info File  |  1993-06-12  |  50KB  |  814 lines

  1. This is Info file gcc.info, produced by Makeinfo-1.47 from the input
  2. file gcc.tex.
  3.    This file documents the use and the internals of the GNU compiler.
  4.    Copyright (C) 1988, 1989, 1992 Free Software Foundation, Inc.
  5.    Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
  6. manual provided the copyright notice and this permission notice are
  7. preserved on all copies.
  8.    Permission is granted to copy and distribute modified versions of
  9. this manual under the conditions for verbatim copying, provided also
  10. that the sections entitled "GNU General Public License" and "Protect
  11. Your Freedom--Fight `Look And Feel'" are included exactly as in the
  12. original, and provided that the entire resulting derived work is
  13. distributed under the terms of a permission notice identical to this
  14.    Permission is granted to copy and distribute translations of this
  15. manual into another language, under the above conditions for modified
  16. versions, except that the sections entitled "GNU General Public
  17. License" and "Protect Your Freedom--Fight `Look And Feel'", and this
  18. permission notice, may be included in translations approved by the Free
  19. Software Foundation instead of in the original English.
  20. File: gcc.info,  Node: Sending Patches,  Prev: Bug Reporting,  Up: Bugs
  21. Sending Patches for GNU CC
  22. ==========================
  23.    If you would like to write bug fixes or improvements for the GNU C
  24. compiler, that is very helpful.  When you send your changes, please
  25. follow these guidelines to avoid causing extra work for us in studying
  26. the patches.
  27.    If you don't follow these guidelines, your information might still be
  28. useful, but using it will take extra work.  Maintaining GNU C is a lot
  29. of work in the best of circumstances, and we can't keep up unless you do
  30. your best to help.
  31.    * Send an explanation with your changes of what problem they fix or
  32.      what improvement they bring about.  For a bug fix, just include a
  33.      copy of the bug report, and explain why the change fixes the bug.
  34.      (Referring to a bug report is not as good as including it, because
  35.      then we will have to look it up, and we have probably already
  36.      deleted it if we've already fixed the bug.)
  37.    * Always include a proper bug report for the problem you think you
  38.      have fixed.  We need to convince ourselves that the change is
  39.      right before installing it.  Even if it is right, we might have
  40.      trouble judging it if we don't have a way to reproduce the problem.
  41.    * Include all the comments that are appropriate to help people
  42.      reading the source in the future understand why this change was
  43.      needed.
  44.    * Don't mix together changes made for different reasons. Send them
  45.      *individually*.
  46.      If you make two changes for separate reasons, then we might not
  47.      want to install them both.  We might want to install just one.  If
  48.      you send them all jumbled together in a single set of diffs, we
  49.      have to do extra work to disentangle them--to figure out which
  50.      parts of the change serve which purpose.  If we don't have time
  51.      for this, we might have to ignore your changes entirely.
  52.      If you send each change as soon as you have written it, with its
  53.      own explanation, then the two changes never get tangled up, and we
  54.      can consider each one properly without any extra work to
  55.      disentangle them.
  56.      Ideally, each change you send should be impossible to subdivide
  57.      into parts that we might want to consider separately, because each
  58.      of its parts gets its motivation from the other parts.
  59.    * Send each change as soon as that change is finished.  Sometimes
  60.      people think they are helping us by accumulating many changes to
  61.      send them all together.  As explained above, this is absolutely
  62.      the worst thing you could do.
  63.      Since you should send each change separately, you might as well
  64.      send it right away.  That gives us the option of installing it
  65.      immediately if it is important.
  66.    * Use `diff -c' to make your diffs.  Diffs without context are hard
  67.      for us to install reliably.  More than that, they make it hard for
  68.      us to study the diffs to decide whether we want to install them. 
  69.      Unidiff format is better than contextless diffs, but not as easy
  70.      to read as `-c' format.
  71.      If you have GNU diff, use `diff -cp', which shows the name of the
  72.      function that each change occurs in.
  73.    * Write the change log entries for your changes.  We get lots of
  74.      changes, and we don't have time to do all the change log writing
  75.      ourselves.
  76.      Read the `ChangeLog' file to see what sorts of information to put
  77.      in, and to learn the style that we use.  The purpose of the change
  78.      log is to show people where to find what was changed.  So you need
  79.      to be specific about what functions you changed; in large
  80.      functions, it's often helpful to indicate where within the
  81.      function the change was.
  82.      On the other hand, once you have shown people where to find the
  83.      change, you need not explain its purpose. Thus, if you add a new
  84.      function, all you need to say about it is that it is new.  If you
  85.      feel that the purpose needs explaining, it probably does--but the
  86.      explanation will be much more useful if you put it in comments in
  87.      the code.
  88.      If you would like your name to appear in the header line for who
  89.      made the change, send us the header line.
  90.    * When you write the fix, keep in mind that we can't install a
  91.      change that would break other systems.
  92.      People often suggest fixing a problem by changing
  93.      machine-independent files such as `toplev.c' to do something
  94.      special that a particular system needs.  Sometimes it is totally
  95.      obvious that such changes would break GNU CC for almost all users.
  96.       We can't possibly make a change like that.  At best it might tell
  97.      us how to write another patch that would solve the problem
  98.      acceptably.
  99.      Sometimes people send fixes that *might* be an improvement in
  100.      general--but it is hard to be sure of this.  It's hard to install
  101.      such changes because we have to study them very carefully.  Of
  102.      course, a good explanation of the reasoning by which you concluded
  103.      the change was correct can help convince us.
  104.      The safest changes are changes to the configuration files for a
  105.      particular machine.  These are safe because they can't create new
  106.      bugs on other machines.
  107.      Please help us keep up with the workload by designing the patch in
  108.      a form that is good to install.
  109. File: gcc.info,  Node: Service,  Next: VMS,  Prev: Bugs,  Up: Top
  110. How To Get Help with GNU CC
  111. ***************************
  112.    If you need help installing, using or changing GNU CC, there are two
  113. ways to find it:
  114.    * Send a message to a suitable network mailing list.  First try
  115.      `bug-gcc@prep.ai.mit.edu', and if that brings no response, try
  116.      `help-gcc@prep.ai.mit.edu'.
  117.    * Look in the service directory for someone who might help you for a
  118.      fee. The service directory is found in the file named `SERVICE' in
  119.      the GNU CC distribution.
  120. File: gcc.info,  Node: VMS,  Next: Portability,  Prev: Service,  Up: Top
  121. Using GNU CC on VMS
  122. *******************
  123. * Menu:
  124. * Include Files and VMS::  Where the preprocessor looks for the include files.
  125. * Global Declarations::    How to do globaldef, globalref and globalvalue with
  126.                            GNU CC.
  127. * VMS Misc::           Misc information.
  128. File: gcc.info,  Node: Include Files and VMS,  Next: Global Declarations,  Up: VMS
  129. Include Files and VMS
  130. =====================
  131.    Due to the differences between the filesystems of Unix and VMS, GNU
  132. CC attempts to translate file names in `#include' into names that VMS
  133. will understand.  The basic strategy is to prepend a prefix to the
  134. specification of the include file, convert the whole filename to a VMS
  135. filename, and then try to open the file.  GNU CC tries various prefixes
  136. one by one until one of them succeeds:
  137.   1. The first prefix is the `GNU_CC_INCLUDE:' logical name: this is
  138.      where GNU C header files are traditionally stored.  If you wish to
  139.      store header files in non-standard locations, then you can assign
  140.      the logical `GNU_CC_INCLUDE' to be a search list, where each
  141.      element of the list is suitable for use with a rooted logical.
  142.   2. The next prefix tried is `SYS$SYSROOT:[SYSLIB.]'.  This is where
  143.      VAX-C header files are traditionally stored.
  144.   3. If the include file specification by itself is a valid VMS
  145.      filename, the preprocessor then uses this name with no prefix in
  146.      an attempt to open the include file.
  147.   4. If the file specification is not a valid VMS filename (i.e. does
  148.      not contain a device or a directory specifier, and contains a `/'
  149.      character), the preprocessor tries to convert it from Unix syntax
  150.      to VMS syntax.
  151.      Conversion works like this: the first directory name becomes a
  152.      device, and the rest of the directories are converted into
  153.      VMS-format directory names.  For example, `X11/foobar.h' is
  154.      translated to `X11:[000000]foobar.h' or `X11:foobar.h', whichever
  155.      one can be opened.  This strategy allows you to assign a logical
  156.      name to point to the actual location of the header files.
  157.   5. If none of these strategies succeeds, the `#include' fails.
  158.    Include directives of the form:
  159.      #include foobar
  160. are a common source of incompatibility between VAX-C and GNU CC.  VAX-C
  161. treats this much like a standard `#include <foobar.h>' directive. That
  162. is incompatible with the ANSI C behavior implemented by GNU CC: to
  163. expand the name `foobar' as a macro.  Macro expansion should eventually
  164. yield one of the two standard formats for `#include':
  165.      #include "FILE"
  166.      #include <FILE>
  167.    If you have this problem, the best solution is to modify the source
  168. to convert the `#include' directives to one of the two standard forms.
  169. That will work with either compiler.  If you want a quick and dirty fix,
  170. define the file names as macros with the proper expansion, like this:
  171.      #define stdio <stdio.h>
  172. This will work, as long as the name doesn't conflict with anything else
  173. in the program.
  174.    Another source of incompatibility is that VAX-C assumes that:
  175.      #include "foobar"
  176. is actually asking for the file `foobar.h'.  GNU CC does not make this
  177. assumption, and instead takes what you ask for literally; it tries to
  178. read the file `foobar'.  The best way to avoid this problem is to
  179. always specify the desired file extension in your include directives.
  180.    GNU CC for VMS is distributed with a set of include files that is
  181. sufficient to compile most general purpose programs.  Even though the
  182. GNU CC distribution does not contain header files to define constants
  183. and structures for some VMS system-specific functions, there is no
  184. reason why you cannot use GNU CC with any of these functions.  You first
  185. may have to generate or create header files, either by using the public
  186. domain utility `UNSDL' (which can be found on a DECUS tape), or by
  187. extracting the relevant modules from one of the system macro libraries,
  188. and using an editor to construct a C header file.
  189.    A `#include' file name cannot contain a DECNET node name.  The
  190. preprocessor reports an I/O error if you attempt to use a node name,
  191. whether explicitly, or implicitly via a logical name.
  192. File: gcc.info,  Node: Global Declarations,  Next: VMS Misc,  Prev: Include Files and VMS,  Up: VMS
  193. Global Declarations and VMS
  194. ===========================
  195.    GNU CC does not provide the `globalref', `globaldef' and
  196. `globalvalue' keywords of VAX-C.  You can get the same effect with an
  197. obscure feature of GAS, the GNU assembler.  (This requires GAS version
  198. 1.39 or later.)  The following macros allow you to use this feature in
  199. a fairly natural way:
  200.      #ifdef __GNUC__
  201.      #define GLOBALREF(TYPE,NAME)                      \
  202.        TYPE NAME                                       \
  203.        asm ("_$$PsectAttributes_GLOBALSYMBOL$$" #NAME)
  204.      #define GLOBALDEF(TYPE,NAME,VALUE)                \
  205.        TYPE NAME                                       \
  206.        asm ("_$$PsectAttributes_GLOBALSYMBOL$$" #NAME) \
  207.          = VALUE
  208.      #define GLOBALVALUEREF(TYPE,NAME)                 \
  209.        const TYPE NAME[1]                              \
  210.        asm ("_$$PsectAttributes_GLOBALVALUE$$" #NAME)
  211.      #define GLOBALVALUEDEF(TYPE,NAME,VALUE)           \
  212.        const TYPE NAME[1]                              \
  213.        asm ("_$$PsectAttributes_GLOBALVALUE$$" #NAME)  \
  214.          = {VALUE}
  215.      #else
  216.      #define GLOBALREF(TYPE,NAME) \
  217.        globalref TYPE NAME
  218.      #define GLOBALDEF(TYPE,NAME,VALUE) \
  219.        globaldef TYPE NAME = VALUE
  220.      #define GLOBALVALUEDEF(TYPE,NAME,VALUE) \
  221.        globalvalue TYPE NAME = VALUE
  222.      #define GLOBALVALUEREF(TYPE,NAME) \
  223.        globalvalue TYPE NAME
  224.      #endif
  225. (The `_$$PsectAttributes_GLOBALSYMBOL' prefix at the start of the name
  226. is removed by the assembler, after it has modified the attributes of
  227. the symbol).  These macros are provided in the VMS binaries
  228. distribution in a header file `GNU_HACKS.H'.  An example of the usage
  229.      GLOBALREF (int, ijk);
  230.      GLOBALDEF (int, jkl, 0);
  231.    The macros `GLOBALREF' and `GLOBALDEF' cannot be used
  232. straightforwardly for arrays, since there is no way to insert the array
  233. dimension into the declaration at the right place.  However, you can
  234. declare an array with these macros if you first define a typedef for the
  235. array type, like this:
  236.      typedef int intvector[10];
  237.      GLOBALREF (intvector, foo);
  238.    Array and structure initializers will also break the macros; you can
  239. define the initializer to be a macro of its own, or you can expand the
  240. `GLOBALDEF' macro by hand.  You may find a case where you wish to use
  241. the `GLOBALDEF' macro with a large array, but you are not interested in
  242. explicitly initializing each element of the array.  In such cases you
  243. can use an initializer like: `{0,}', which will initialize the entire
  244. array to `0'.
  245.    A shortcoming of this implementation is that a variable declared with
  246. `GLOBALVALUEREF' or `GLOBALVALUEDEF' is always an array.  For example,
  247. the declaration:
  248.      GLOBALVALUEREF(int, ijk);
  249. declares the variable `ijk' as an array of type `int [1]'. This is done
  250. because a globalvalue is actually a constant; its "value" is what the
  251. linker would normally consider an address.  That is not how an integer
  252. value works in C, but it is how an array works.  So treating the symbol
  253. as an array name gives consistent results--with the exception that the
  254. value seems to have the wrong type.  *Don't try to access an element of
  255. the array.*  It doesn't have any elements. The array "address" may not
  256. be the address of actual storage.
  257.    The fact that the symbol is an array may lead to warnings where the
  258. variable is used.  Insert type casts to avoid the warnings.  Here is an
  259. example; it takes advantage of the ANSI C feature allowing macros that
  260. expand to use the same name as the macro itself.
  261.      GLOBALVALUEREF (int, ss$_normal);
  262.      GLOBALVALUEDEF (int, xyzzy,123);
  263.      #ifdef __GNUC__
  264.      #define ss$_normal ((int) ss$_normal)
  265.      #define xyzzy ((int) xyzzy)
  266.      #endif
  267.    Don't use `globaldef' or `globalref' with a variable whose type is
  268. an enumeration type; this is not implemented.  Instead, make the
  269. variable an integer, and use a `globalvaluedef' for each of the
  270. enumeration values.  An example of this would be:
  271.      #ifdef __GNUC__
  272.      GLOBALDEF (int, color, 0);
  273.      GLOBALVALUEDEF (int, RED, 0);
  274.      GLOBALVALUEDEF (int, BLUE, 1);
  275.      GLOBALVALUEDEF (int, GREEN, 3);
  276.      #else
  277.      enum globaldef color {RED, BLUE, GREEN = 3};
  278.      #endif
  279. File: gcc.info,  Node: VMS Misc,  Prev: Global Declarations,  Up: VMS
  280. Other VMS Issues
  281. ================
  282.    GNU CC automatically arranges for `main' to return 1 by default if
  283. you fail to specify an explicit return value.  This will be interpreted
  284. by VMS as a status code indicating a normal successful completion.
  285. Version 1 of GNU CC did not provide this default.
  286.    GNU CC on VMS works only with the GNU assembler, GAS.  You need
  287. version 1.37 or later of GAS in order to produce value debugging
  288. information for the VMS debugger.  Use the ordinary VMS linker with the
  289. object files produced by GAS.
  290.    Under previous versions of GNU CC, the generated code would
  291. occasionally give strange results when linked to the sharable `VAXCRTL'
  292. library. Now this should work.
  293.    A caveat for use of `const' global variables: the `const' modifier
  294. must be specified in every external declaration of the variable in all
  295. of the source files that use that variable.  Otherwise the linker will
  296. issue warnings about conflicting attributes for the variable.  Your
  297. program will still work despite the warnings, but the variable will be
  298. placed in writable storage.
  299.    Although the VMS linker does distinguish between upper and lower case
  300. letters in global symbols, most VMS compilers convert all such symbols
  301. into upper case and most run-time library routines also have upper case
  302. names.  To be able to reliably call such routines, GNU CC (by means of
  303. the assembler GAS) converts global symbols into upper case like other
  304. VMS compilers.  However, since the usual practice in C is to distinguish
  305. case, GNU CC (via GAS) tries to preserve usual C behavior by augmenting
  306. each name that is not all lower case.  This means truncating the name
  307. to at most 23 characters and then adding more characters at the end
  308. which encode the case pattern of those 23.   Names which contain at
  309. least one dollar sign are an exception; they are converted directly into
  310. upper case without augmentation.
  311.    Name augmentation yields bad results for programs that use
  312. precompiled libraries (such as Xlib) which were generated by another
  313. compiler.  You can use the compiler option `/NOCASE_HACK' to inhibit
  314. augmentation; it makes external C functions and variables
  315. case-independent as is usual on VMS.  Alternatively, you could write
  316. all references to the functions and variables in such libraries using
  317. lower case; this will work on VMS, but is not portable to other
  318. systems.  The compiler option `/NAMES' also provides control over
  319. global name handling.
  320.    Function and variable names are handled somewhat differently with GNU
  321. C++.  The GNU C++ compiler performs "name mangling" on function names,
  322. which means that it adds information to the function name to describe
  323. the data types of the arguments that the function takes. One result of
  324. this is that the name of a function can become very long. Since the VMS
  325. linker only recognizes the first 31 characters in a name, special
  326. action is taken to ensure that each function and variable has a unique
  327. name that can be represented in 31 characters.
  328.    If the name (plus a name augmentation, if required) is less than 32
  329. characters in length, then no special action is performed. If the name
  330. is longer than 31 characters, the assembler (GAS) will generate a hash
  331. string based upon the function name, truncate the function name to 23
  332. characters, and append the hash string to the truncated name.  If the
  333. `/VERBOSE' compiler option is used, the assembler will print both the
  334. full and truncated names of each symbol that is truncated.
  335.    The `/NOCASE_HACK' compiler option should not be used when you are
  336. compiling programs that use libg++. libg++ has several instances of
  337. objects (i.e.  `Filebuf' and `filebuf') which become indistinguishable
  338. in a case-insensitive environment.  This leads to cases where you need
  339. to inhibit augmentation selectively (if you were using libg++ and Xlib
  340. in the same program, for example).  There is no special feature for
  341. doing this, but you can get the result by defining a macro for each
  342. mixed case symbol for which you wish to inhibit augmentation.  The
  343. macro should expand into the lower case equivalent of itself.  For
  344. example:
  345.      #define StuDlyCapS studlycaps
  346.    These macro definitions can be placed in a header file to minimize
  347. the number of changes to your source code.
  348. File: gcc.info,  Node: Portability,  Next: Interface,  Prev: VMS,  Up: Top
  349. GNU CC and Portability
  350. **********************
  351.    The main goal of GNU CC was to make a good, fast compiler for
  352. machines in the class that the GNU system aims to run on: 32-bit
  353. machines that address 8-bit bytes and have several general registers. 
  354. Elegance, theoretical power and simplicity are only secondary.
  355.    GNU CC gets most of the information about the target machine from a
  356. machine description which gives an algebraic formula for each of the
  357. machine's instructions.  This is a very clean way to describe the
  358. target.  But when the compiler needs information that is difficult to
  359. express in this fashion, I have not hesitated to define an ad-hoc
  360. parameter to the machine description.  The purpose of portability is to
  361. reduce the total work needed on the compiler; it was not of interest
  362. for its own sake.
  363.    GNU CC does not contain machine dependent code, but it does contain
  364. code that depends on machine parameters such as endianness (whether the
  365. most significant byte has the highest or lowest address of the bytes in
  366. a word) and the availability of autoincrement addressing.  In the
  367. RTL-generation pass, it is often necessary to have multiple strategies
  368. for generating code for a particular kind of syntax tree, strategies
  369. that are usable for different combinations of parameters.  Often I have
  370. not tried to address all possible cases, but only the common ones or
  371. only the ones that I have encountered. As a result, a new target may
  372. require additional strategies.  You will know if this happens because
  373. the compiler will call `abort'.  Fortunately, the new strategies can be
  374. added in a machine-independent fashion, and will affect only the target
  375. machines that need them.
  376. File: gcc.info,  Node: Interface,  Next: Passes,  Prev: Portability,  Up: Top
  377. Interfacing to GNU CC Output
  378. ****************************
  379.    GNU CC is normally configured to use the same function calling
  380. convention normally in use on the target system.  This is done with the
  381. machine-description macros described (*note Target Macros::.).
  382.    However, returning of structure and union values is done differently
  383. on some target machines.  As a result, functions compiled with PCC
  384. returning such types cannot be called from code compiled with GNU CC,
  385. and vice versa.  This does not cause trouble often because few Unix
  386. library routines return structures or unions.
  387.    GNU CC code returns structures and unions that are 1, 2, 4 or 8 bytes
  388. long in the same registers used for `int' or `double' return values. 
  389. (GNU CC typically allocates variables of such types in registers also.)
  390.  Structures and unions of other sizes are returned by storing them into
  391. an address passed by the caller (usually in a register).  The
  392. machine-description macros `STRUCT_VALUE' and `STRUCT_INCOMING_VALUE'
  393. tell GNU CC where to pass this address.
  394.    By contrast, PCC on most target machines returns structures and
  395. unions of any size by copying the data into an area of static storage,
  396. and then returning the address of that storage as if it were a pointer
  397. value. The caller must copy the data from that memory area to the place
  398. where the value is wanted.  This is slower than the method used by GNU
  399. CC, and fails to be reentrant.
  400.    On some target machines, such as RISC machines and the 80386, the
  401. standard system convention is to pass to the subroutine the address of
  402. where to return the value.  On these machines, GNU CC has been
  403. configured to be compatible with the standard compiler, when this method
  404. is used.  It may not be compatible for structures of 1, 2, 4 or 8 bytes.
  405.    GNU CC uses the system's standard convention for passing arguments. 
  406. On some machines, the first few arguments are passed in registers; in
  407. others, all are passed on the stack.  It would be possible to use
  408. registers for argument passing on any machine, and this would probably
  409. result in a significant speedup.  But the result would be complete
  410. incompatibility with code that follows the standard convention.  So this
  411. change is practical only if you are switching to GNU CC as the sole C
  412. compiler for the system.  We may implement register argument passing on
  413. certain machines once we have a complete GNU system so that we can
  414. compile the libraries with GNU CC.
  415.    On some machines (particularly the Sparc), certain types of arguments
  416. are passed "by invisible reference".  This means that the value is
  417. stored in memory, and the address of the memory location is passed to
  418. the subroutine.
  419.    If you use `longjmp', beware of automatic variables.  ANSI C says
  420. that automatic variables that are not declared `volatile' have undefined
  421. values after a `longjmp'.  And this is all GNU CC promises to do,
  422. because it is very difficult to restore register variables correctly,
  423. and one of GNU CC's features is that it can put variables in registers
  424. without your asking it to.
  425.    If you want a variable to be unaltered by `longjmp', and you don't
  426. want to write `volatile' because old C compilers don't accept it, just
  427. take the address of the variable.  If a variable's address is ever
  428. taken, even if just to compute it and ignore it, then the variable
  429. cannot go in a register:
  430.      {
  431.        int careful;
  432.        &careful;
  433.        ...
  434.      }
  435.    Code compiled with GNU CC may call certain library routines.  Most of
  436. them handle arithmetic for which there are no instructions.  This
  437. includes multiply and divide on some machines, and floating point
  438. operations on any machine for which floating point support is disabled
  439. with `-msoft-float'.  Some standard parts of the C library, such as
  440. `bcopy' or `memcpy', are also called automatically.  The usual function
  441. call interface is used for calling the library routines.
  442.    These library routines should be defined in the library `libgcc.a',
  443. which GNU CC automatically searches whenever it links a program.  On
  444. machines that have multiply and divide instructions, if hardware
  445. floating point is in use, normally `libgcc.a' is not needed, but it is
  446. searched just in case.
  447.    Each arithmetic function is defined in `libgcc1.c' to use the
  448. corresponding C arithmetic operator.  As long as the file is compiled
  449. with another C compiler, which supports all the C arithmetic operators,
  450. this file will work portably.  However, `libgcc1.c' does not work if
  451. compiled with GNU CC, because each arithmetic function would compile
  452. into a call to itself!
  453. File: gcc.info,  Node: Passes,  Next: RTL,  Prev: Interface,  Up: Top
  454. Passes and Files of the Compiler
  455. ********************************
  456.    The overall control structure of the compiler is in `toplev.c'.  This
  457. file is responsible for initialization, decoding arguments, opening and
  458. closing files, and sequencing the passes.
  459.    The parsing pass is invoked only once, to parse the entire input. 
  460. The RTL intermediate code for a function is generated as the function
  461. is parsed, a statement at a time.  Each statement is read in as a
  462. syntax tree and then converted to RTL; then the storage for the tree
  463. for the statement is reclaimed.  Storage for types (and the expressions
  464. for their sizes), declarations, and a representation of the binding
  465. contours and how they nest, remain until the function is finished being
  466. compiled; these are all needed to output the debugging information.
  467.    Each time the parsing pass reads a complete function definition or
  468. top-level declaration, it calls the function `rest_of_compilation' or
  469. `rest_of_decl_compilation' in `toplev.c', which are responsible for all
  470. further processing necessary, ending with output of the assembler
  471. language.  All other compiler passes run, in sequence, within
  472. `rest_of_compilation'. When that function returns from compiling a
  473. function definition, the storage used for that function definition's
  474. compilation is entirely freed, unless it is an inline function (*note
  475. Inline::.).
  476.    Here is a list of all the passes of the compiler and their source
  477. files. Also included is a description of where debugging dumps can be
  478. requested with `-d' options.
  479.    * Parsing.  This pass reads the entire text of a function definition,
  480.      constructing partial syntax trees.  This and RTL generation are no
  481.      longer truly separate passes (formerly they were), but it is
  482.      easier to think of them as separate.
  483.      The tree representation does not entirely follow C syntax, because
  484.      it is intended to support other languages as well.
  485.      Language-specific data type analysis is also done in this pass,
  486.      and every tree node that represents an expression has a data type
  487.      attached. Variables are represented as declaration nodes.
  488.      Constant folding and some arithmetic simplifications are also done
  489.      during this pass.
  490.      The language-independent source files for parsing are
  491.      `stor-layout.c', `fold-const.c', and `tree.c'. There are also
  492.      header files `tree.h' and `tree.def' which define the format of
  493.      the tree representation.
  494.      The source files for parsing C are `c-parse.y', `c-decl.c',
  495.      `c-typeck.c', `c-convert.c', `c-lang.c', and `c-aux-info.c' along
  496.      with header files `c-lex.h', and `c-tree.h'.
  497.      The source files for parsing C++ are `cp-parse.y', `cp-class.c',
  498.      `cp-cvt.c', `cp-decl.c', `cp-decl2.c', `cp-dem.c', `cp-except.c',
  499.      `cp-expr.c', `cp-init.c', `cp-lex.c', `cp-method.c', `cp-ptree.c',
  500.      `cp-search.c', `cp-tree.c', `cp-type2.c', and `cp-typeck.c', along
  501.      with header files `cp-tree.def', `cp-tree.h', and `cp-decl.h'.
  502.      The special source files for parsing Objective C are
  503.      `objc-parse.y', `objc-actions.c', `objc-tree.def', and
  504.      `objc-actions.h'.  Certain C-specific files are used for this as
  505.      well.
  506.      The file `c-common.c' is also used for all of the above languages.
  507.    * RTL generation.  This is the conversion of syntax tree into RTL
  508.      code. It is actually done statement-by-statement during parsing,
  509.      but for most purposes it can be thought of as a separate pass.
  510.      This is where the bulk of target-parameter-dependent code is found,
  511.      since often it is necessary for strategies to apply only when
  512.      certain standard kinds of instructions are available.  The purpose
  513.      of named instruction patterns is to provide this information to
  514.      the RTL generation pass.
  515.      Optimization is done in this pass for `if'-conditions that are
  516.      comparisons, boolean operations or conditional expressions.  Tail
  517.      recursion is detected at this time also.  Decisions are made about
  518.      how best to arrange loops and how to output `switch' statements.
  519.      The source files for RTL generation include `stmt.c',
  520.      `function.c', `expr.c', `calls.c', `explow.c', `expmed.c',
  521.      `optabs.c' and `emit-rtl.c'.  Also, the file `insn-emit.c',
  522.      generated from the machine description by the program `genemit',
  523.      is used in this pass.  The header file `expr.h' is used for
  524.      communication within this pass.
  525.      The header files `insn-flags.h' and `insn-codes.h', generated from
  526.      the machine description by the programs `genflags' and `gencodes',
  527.      tell this pass which standard names are available for use and
  528.      which patterns correspond to them.
  529.      Aside from debugging information output, none of the following
  530.      passes refers to the tree structure representation of the function
  531.      (only part of which is saved).
  532.      The decision of whether the function can and should be expanded
  533.      inline in its subsequent callers is made at the end of rtl
  534.      generation.  The function must meet certain criteria, currently
  535.      related to the size of the function and the types and number of
  536.      parameters it has.  Note that this function may contain loops,
  537.      recursive calls to itself (tail-recursive functions can be
  538.      inlined!), gotos, in short, all constructs supported by GNU CC. 
  539.      The file `integrate.c' contains the code to save a function's rtl
  540.      for later inlining and to inline that rtl when the function is
  541.      called.  The header file `integrate.h' is also used for this
  542.      purpose.
  543.      The option `-dr' causes a debugging dump of the RTL code after
  544.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.rtl' to
  545.      the input file name.
  546.    * Jump optimization.  This pass simplifies jumps to the following
  547.      instruction, jumps across jumps, and jumps to jumps.  It deletes
  548.      unreferenced labels and unreachable code, except that unreachable
  549.      code that contains a loop is not recognized as unreachable in this
  550.      pass. (Such loops are deleted later in the basic block analysis.) 
  551.      It also converts some code originally written with jumps into
  552.      sequences of instructions that directly set values from the
  553.      results of comparisons, if the machine has such instructions.
  554.      Jump optimization is performed two or three times.  The first time
  555.      is immediately following RTL generation.  The second time is after
  556.      CSE, but only if CSE says repeated jump optimization is needed. 
  557.      The last time is right before the final pass.  That time,
  558.      cross-jumping and deletion of no-op move instructions are done
  559.      together with the optimizations described above.
  560.      The source file of this pass is `jump.c'.
  561.      The option `-dj' causes a debugging dump of the RTL code after
  562.      this pass is run for the first time.  This dump file's name is
  563.      made by appending `.jump' to the input file name.
  564.    * Register scan.  This pass finds the first and last use of each
  565.      register, as a guide for common subexpression elimination.  Its
  566.      source is in `regclass.c'.
  567.    * Jump threading.  This pass detects a condition jump that branches
  568.      to an identical or inverse test.  Such jumps can be `threaded'
  569.      through the second conditional test.  The source code for this
  570.      pass is in `jump.c'.  This optimization is only performed if
  571.      `-fthread-jumps' is enabled.
  572.    * Common subexpression elimination.  This pass also does constant
  573.      propagation.  Its source file is `cse.c'.  If constant propagation
  574.      causes conditional jumps to become unconditional or to become
  575.      no-ops, jump optimization is run again when CSE is finished.
  576.      The option `-ds' causes a debugging dump of the RTL code after
  577.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.cse' to
  578.      the input file name.
  579.    * Loop optimization.  This pass moves constant expressions out of
  580.      loops, and optionally does strength-reduction and loop unrolling
  581.      as well. Its source files are `loop.c' and `unroll.c', plus the
  582.      header `loop.h' used for communication between them.  Loop
  583.      unrolling uses some functions in `integrate.c' and the header
  584.      `integrate.h'.
  585.      The option `-dL' causes a debugging dump of the RTL code after
  586.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.loop' to
  587.      the input file name.
  588.    * If `-frerun-cse-after-loop' was enabled, a second common
  589.      subexpression elimination pass is performed after the loop
  590.      optimization pass.  Jump threading is also done again at this time
  591.      if it was specified.
  592.      The option `-dt' causes a debugging dump of the RTL code after
  593.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.cse2' to
  594.      the input file name.
  595.    * Stupid register allocation is performed at this point in a
  596.      nonoptimizing compilation.  It does a little data flow analysis as
  597.      well.  When stupid register allocation is in use, the next pass
  598.      executed is the reloading pass; the others in between are skipped.
  599.      The source file is `stupid.c'.
  600.    * Data flow analysis (`flow.c').  This pass divides the program into
  601.      basic blocks (and in the process deletes unreachable loops); then
  602.      it computes which pseudo-registers are live at each point in the
  603.      program, and makes the first instruction that uses a value point at
  604.      the instruction that computed the value.
  605.      This pass also deletes computations whose results are never used,
  606.      and combines memory references with add or subtract instructions
  607.      to make autoincrement or autodecrement addressing.
  608.      The option `-df' causes a debugging dump of the RTL code after
  609.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.flow' to
  610.      the input file name.  If stupid register allocation is in use, this
  611.      dump file reflects the full results of such allocation.
  612.    * Instruction combination (`combine.c').  This pass attempts to
  613.      combine groups of two or three instructions that are related by
  614.      data flow into single instructions.  It combines the RTL
  615.      expressions for the instructions by substitution, simplifies the
  616.      result using algebra, and then attempts to match the result
  617.      against the machine description.
  618.      The option `-dc' causes a debugging dump of the RTL code after
  619.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.combine'
  620.      to the input file name.
  621.    * Instruction scheduling (`sched.c').  This pass looks for
  622.      instructions whose output will not be available by the time that
  623.      it is used in subsequent instructions.  (Memory loads and floating
  624.      point instructions often have this behavior on RISC machines).  It
  625.      re-orders instructions within a basic block to try to separate the
  626.      definition and use of items that otherwise would cause pipeline
  627.      stalls.
  628.      Instruction scheduling is performed twice.  The first time is
  629.      immediately after instruction combination and the second is
  630.      immediately after reload.
  631.      The option `-dS' causes a debugging dump of the RTL code after this
  632.      pass is run for the first time.  The dump file's name is made by
  633.      appending `.sched' to the input file name.
  634.    * Register class preferencing.  The RTL code is scanned to find out
  635.      which register class is best for each pseudo register.  The source
  636.      file is `regclass.c'.
  637.    * Local register allocation (`local-alloc.c').  This pass allocates
  638.      hard registers to pseudo registers that are used only within one
  639.      basic block.  Because the basic block is linear, it can use fast
  640.      and powerful techniques to do a very good job.
  641.      The option `-dl' causes a debugging dump of the RTL code after
  642.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.lreg' to
  643.      the input file name.
  644.    * Global register allocation (`global.c').  This pass allocates hard
  645.      registers for the remaining pseudo registers (those whose life
  646.      spans are not contained in one basic block).
  647.    * Reloading.  This pass renumbers pseudo registers with the hardware
  648.      registers numbers they were allocated.  Pseudo registers that did
  649.      not get hard registers are replaced with stack slots.  Then it
  650.      finds instructions that are invalid because a value has failed to
  651.      end up in a register, or has ended up in a register of the wrong
  652.      kind.  It fixes up these instructions by reloading the
  653.      problematical values temporarily into registers.  Additional
  654.      instructions are generated to do the copying.
  655.      The reload pass also optionally eliminates the frame pointer and
  656.      inserts instructions to save and restore call-clobbered registers
  657.      around calls.
  658.      Source files are `reload.c' and `reload1.c', plus the header
  659.      `reload.h' used for communication between them.
  660.      The option `-dg' causes a debugging dump of the RTL code after
  661.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.greg' to
  662.      the input file name.
  663.    * Instruction scheduling is repeated here to try to avoid pipeline
  664.      stalls due to memory loads generated for spilled pseudo registers.
  665.      The option `-dR' causes a debugging dump of the RTL code after
  666.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.sched2'
  667.      to the input file name.
  668.    * Jump optimization is repeated, this time including cross-jumping
  669.      and deletion of no-op move instructions.
  670.      The option `-dJ' causes a debugging dump of the RTL code after
  671.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.jump2' to
  672.      the input file name.
  673.    * Delayed branch scheduling.  This optional pass attempts to find
  674.      instructions that can go into the delay slots of other
  675.      instructions, usually jumps and calls.  The source file name is
  676.      `reorg.c'.
  677.      The option `-dd' causes a debugging dump of the RTL code after
  678.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.dbr' to
  679.      the input file name.
  680.    * Conversion from usage of some hard registers to usage of a register
  681.      stack may be done at this point.  Currently, this is supported only
  682.      for the floating-point registers of the Intel 80387 coprocessor.  
  683.      The source file name is `reg-stack.c'.
  684.      The options `-dk' causes a debugging dump of the RTL code after
  685.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.stack' to
  686.      the input file name.
  687.    * Final.  This pass outputs the assembler code for the function.  It
  688.      is also responsible for identifying spurious test and compare
  689.      instructions.  Machine-specific peephole optimizations are
  690.      performed at the same time.  The function entry and exit sequences
  691.      are generated directly as assembler code in this pass; they never
  692.      exist as RTL.
  693.      The source files are `final.c' plus `insn-output.c'; the latter is
  694.      generated automatically from the machine description by the tool
  695.      `genoutput'.  The header file `conditions.h' is used for
  696.      communication between these files.
  697.    * Debugging information output.  This is run after final because it
  698.      must output the stack slot offsets for pseudo registers that did
  699.      not get hard registers.  Source files are `dbxout.c' for DBX
  700.      symbol table format, `sdbout.c' for SDB symbol table format, and
  701.      `dwarfout.c' for DWARF symbol table format.
  702.    Some additional files are used by all or many passes:
  703.    * Every pass uses `machmode.def' and `machmode.h' which define the
  704.      machine modes.
  705.    * Several passes use `real.h', which defines the default
  706.      representation of floating point constants and how to operate on
  707.      them.
  708.    * All the passes that work with RTL use the header files `rtl.h' and
  709.      `rtl.def', and subroutines in file `rtl.c'.  The tools `gen*' also
  710.      use these files to read and work with the machine description RTL.
  711.    * Several passes refer to the header file `insn-config.h' which
  712.      contains a few parameters (C macro definitions) generated
  713.      automatically from the machine description RTL by the tool
  714.      `genconfig'.
  715.    * Several passes use the instruction recognizer, which consists of
  716.      `recog.c' and `recog.h', plus the files `insn-recog.c' and
  717.      `insn-extract.c' that are generated automatically from the machine
  718.      description by the tools `genrecog' and `genextract'.
  719.    * Several passes use the header files `regs.h' which defines the
  720.      information recorded about pseudo register usage, and
  721.      `basic-block.h' which defines the information recorded about basic
  722.      blocks.
  723.    * `hard-reg-set.h' defines the type `HARD_REG_SET', a bit-vector
  724.      with a bit for each hard register, and some macros to manipulate
  725.      it. This type is just `int' if the machine has few enough hard
  726.      registers; otherwise it is an array of `int' and some of the
  727.      macros expand into loops.
  728.    * Several passes use instruction attributes.  A definition of the
  729.      attributes defined for a particular machine is in file
  730.      `insn-attr.h', which is generated from the machine description by
  731.      the program `genattr'.  The file `insn-attrtab.c' contains
  732.      subroutines to obtain the attribute values for insns.  It is
  733.      generated from the machine description by the program `genattrtab'.
  734. File: gcc.info,  Node: RTL,  Next: Machine Desc,  Prev: Passes,  Up: Top
  735. RTL Representation
  736. ******************
  737.    Most of the work of the compiler is done on an intermediate
  738. representation called register transfer language.  In this language,
  739. the instructions to be output are described, pretty much one by one, in
  740. an algebraic form that describes what the instruction does.
  741.    RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made
  742. up of structures that point at other structures, and a textual form
  743. that is used in the machine description and in printed debugging dumps.
  744.  The textual form uses nested parentheses to indicate the pointers in
  745. the internal form.
  746. * Menu:
  747. * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
  748. * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
  749. * Flags::             Other flags in an RTL expression.
  750. * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
  751. * Constants::         Expressions with constant values.
  752. * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
  753. * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
  754. * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
  755. * Bit Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
  756. * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
  757. * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
  758. * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
  759. * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
  760. * Assembler::         Representing `asm' with operands.
  761. * Insns::             Expression types for entire insns.
  762. * Calls::             RTL representation of function call insns.
  763. * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
  764. File: gcc.info,  Node: RTL Objects,  Next: Accessors,  Prev: RTL,  Up: RTL
  765. RTL Object Types
  766. ================
  767.    RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
  768. strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
  769. expression ("RTX", for short) is a C structure, but it is usually
  770. referred to with a pointer; a type that is given the typedef name `rtx'.
  771.    An integer is simply an `int'; their written form uses decimal
  772. digits. A wide integer is an integral object whose type is
  773. `HOST_WIDE_INT' (*note Config::.); their written form used decimal
  774. digits.
  775.    A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
  776. `char *' in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
  777. However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty
  778. string in a machine description, it is represented in core as a null
  779. pointer rather than as a pointer to a null character.  In certain
  780. contexts, these null pointers instead of strings are valid.  Within RTL
  781. code, strings are most commonly found inside `symbol_ref' expressions,
  782. but they appear in other contexts in the RTL expressions that make up
  783. machine descriptions.
  784.    A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions. 
  785. The number of elements in the vector is explicitly present in the
  786. vector. The written form of a vector consists of square brackets
  787. (`[...]') surrounding the elements, in sequence and with whitespace
  788. separating them.  Vectors of length zero are not created; null pointers
  789. are used instead.
  790.    Expressions are classified by "expression codes" (also called RTX
  791. codes).  The expression code is a name defined in `rtl.def', which is
  792. also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
  793. codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX
  794. can be extracted with the macro `GET_CODE (X)' and altered with
  795. `PUT_CODE (X, NEWCODE)'.
  796.    The expression code determines how many operands the expression
  797. contains, and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you
  798. cannot tell by looking at an operand what kind of object it is. 
  799. Instead, you must know from its context--from the expression code of
  800. the containing expression. For example, in an expression of code
  801. `subreg', the first operand is to be regarded as an expression and the
  802. second operand as an integer.  In an expression of code `plus', there
  803. are two operands, both of which are to be regarded as expressions.  In
  804. a `symbol_ref' expression, there is one operand, which is to be
  805. regarded as a string.
  806.    Expressions are written as parentheses containing the name of the
  807. expression type, its flags and machine mode if any, and then the
  808. operands of the expression (separated by spaces).
  809.    Expression code names in the `md' file are written in lower case,
  810. but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
  811. manual, they are shown as follows: `const_int'.
  812.    In a few contexts a null pointer is valid where an expression is
  813. normally wanted.  The written form of this is `(nil)'.
  814.