home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TopWare Tools / TOOLS.iso / tools / top1244 / gccinfo.zoo / gccinfo / gcc.info-6 < prev    next >
Encoding:
GNU Info File  |  1992-02-16  |  46.4 KB  |  1,010 lines

  1. This is Info file gcc.info, produced by Makeinfo-1.43 from the input
  2. file gcc.texi.
  3.  
  4.    This file documents the use and the internals of the GNU compiler.
  5.  
  6.    Copyright (C) 1988, 1989, 1992 Free Software Foundation, Inc.
  7.  
  8.    Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
  9. this manual provided the copyright notice and this permission notice
  10. are preserved on all copies.
  11.  
  12.    Permission is granted to copy and distribute modified versions of
  13. this manual under the conditions for verbatim copying, provided also
  14. that the section entitled "GNU General Public License" is included
  15. exactly as in the original, and provided that the entire resulting
  16. derived work is distributed under the terms of a permission notice
  17. identical to this one.
  18.  
  19.    Permission is granted to copy and distribute translations of this
  20. manual into another language, under the above conditions for modified
  21. versions, except that the section entitled "GNU General Public
  22. License" and this permission notice may be included in translations
  23. approved by the Free Software Foundation instead of in the original
  24. English.
  25.  
  26. 
  27. File: gcc.info,  Node: Non-bugs,  Prev: Bug Reporting,  Up: Bugs
  28.  
  29. Certain Changes We Don't Want to Make
  30. =====================================
  31.  
  32.    This section lists changes that people frequently request, but which
  33. we do not make because we think GNU CC is better without them.
  34.  
  35.    * Checking the number and type of arguments to a function which has
  36.      an old-fashioned definition and no prototype.
  37.  
  38.      Such a feature would work only occasionally--only for calls that
  39.      appear in the same file as the called function, following the
  40.      definition.  The only way to check all calls reliably is to add a
  41.      prototype for the function.  But adding a prototype will
  42.      eliminate the need for this feature.  So the feature is not
  43.      worthwhile.
  44.  
  45.    * Warning about using an expression whose type is signed as a shift
  46.      count.
  47.  
  48.      Shift count operands are probably signed more often than unsigned. 
  49.      Warning about this would cause far more annoyance than good.
  50.  
  51.    * Warning about assigning a signed value to an unsigned variable.
  52.  
  53.      Such assignments must be very common; warning about them would
  54.      cause more annoyance than good.
  55.  
  56.    * Making bitfields unsigned by default on particular machines where
  57.      "the ABI standard" says to do so.
  58.  
  59.      The ANSI C standard leaves it up to the implementation whether a
  60.      bitfield declared plain `int' is signed or not.  This in effect
  61.      creates two alternative dialects of C.
  62.  
  63.      The GNU C compiler supports both dialects; you can specify the
  64.      dialect you want with the option `-fsigned-bitfields' or
  65.      `-funsigned-bitfields'.  However, this leaves open the question
  66.      of which dialect to use by default.
  67.  
  68.      Currently, the preferred dialect makes plain bitfields signed,
  69.      because this is simplest.  Since `int' is the same as `signed
  70.      int' in every other context, it is cleanest for them to be the
  71.      same in bitfields as well.
  72.  
  73.      Some computer manufacturers have published Application Binary
  74.      Interface standards which specify that plain bitfields should be
  75.      unsigned.  It is a mistake, however, to say anything about this
  76.      issue in an ABI.  This is because the handling of plain bitfields
  77.      distinguishes two dialects of C.  Both dialects are meaningful on
  78.      every type of machine.  Whether a particular object file was
  79.      compiled using signed bitfields or unsigned is of no concern to
  80.      functions in any other object file, even if they access the same
  81.      bitfields in the same data structures.
  82.  
  83.      A given program is written in one or the other of these two
  84.      dialects.  The program stands a chance to work on most any
  85.      machine if it is compiled with the proper dialect.  It is
  86.      unlikely to work at all if compiled with the wrong dialect.
  87.  
  88.      Many users appreciate the GNU C compiler because it provides an
  89.      environment that is uniform across machines.  These users would be
  90.      inconvenienced if the compiler treated plain bitfields
  91.      differently on certain machines.
  92.  
  93.      Occasionally users write programs intended only for a particular
  94.      machine type.  On these occasions, the users would benefit if the
  95.      GNU C compiler were to support by default the same dialect as the
  96.      other compilers on that machine.  But such applications are rare.
  97.       And users writing a program to run on more than one type of
  98.      machine cannot possibly benefit from this kind of compatibility.
  99.  
  100.      This is why GNU CC does and will treat plain bitfields in the same
  101.      fashion on all types of machines (by default).
  102.  
  103.      (Of course, users strongly concerned about portability should
  104.      indicate explicitly in each bitfield whether it is signed or not.)
  105.  
  106.    * Undefining `__STDC__' when `-ansi' is not used.
  107.  
  108.      Currently, GNU CC defines `__STDC__' as long as you don't use
  109.      `-traditional'.  This provides good results in practice.
  110.  
  111.      Programmers normally use conditionals on `__STDC__' to ask whether
  112.      it is safe to use certain features of ANSI C, such as function
  113.      prototypes or ANSI token concatenation.  Since plain `gcc'
  114.      supports all the features of ANSI C, the correct answer to these
  115.      questions is "yes".
  116.  
  117.      Some users try to use `__STDC__' to check for the availability of
  118.      certain library facilities.  This is actually incorrect usage in
  119.      an ANSI C program, because the ANSI C standard says that a
  120.      conforming freestanding implementation should define `__STDC__'
  121.      even though it does not have the library facilities.  `gcc -ansi
  122.      -pedantic' is a conforming freestanding implementation, and it is
  123.      therefore required to define `__STDC__', even though it does not
  124.      come with an ANSI C library.
  125.  
  126.      Sometimes people say that defining `__STDC__' in a compiler that
  127.      does not completely conform to the ANSI C standard somehow
  128.      violates the standard.  This is illogical.  The standard is a
  129.      standard for compilers that are supposed to conform.  It says
  130.      nothing about what any other compilers should do.  Whatever the
  131.      ANSI C standard says is relevant to the design of plain `gcc'
  132.      without `-ansi' only for pragmatic reasons, not as a requirement.
  133.  
  134.    * Undefining `__STDC__' in C++.
  135.  
  136.      Programs written to compile with C++-to-C translators get the
  137.      value of `__STDC__' that goes with the C compiler that is
  138.      subsequently used.  These programs must test `__STDC__' to
  139.      determine what kind of C preprocessor that compiler uses: whether
  140.      they should concatenate tokens in the ANSI C fashion or in the
  141.      traditional fashion.
  142.  
  143.      These programs work properly with GNU C++ if `__STDC__' is
  144.      defined.  They would not work otherwise.
  145.  
  146.      In addition, many header files are written to provide prototypes
  147.      in ANSI C but not in traditional C.  Many of these header files
  148.      can work without change in C++ provided `__STDC__' is defined. 
  149.      If `__STDC__' is not defined, they will all fail, and will all
  150.      need to be changed to test explicitly for C++ as well.
  151.  
  152. 
  153. File: gcc.info,  Node: VMS,  Next: Portability,  Prev: Bugs,  Up: Top
  154.  
  155. Using GNU CC on VMS
  156. *******************
  157.  
  158. * Menu:
  159.  
  160. * Include Files and VMS::  Where the preprocessor looks for the include files.
  161. * Global Declarations::    How to do globaldef, globalref and globalvalue with
  162.                            GNU CC.
  163. * VMS Misc::           Misc information.
  164.  
  165. 
  166. File: gcc.info,  Node: Include Files and VMS,  Next: Global Declarations,  Prev: VMS,  Up: VMS
  167.  
  168. Include Files and VMS
  169. =====================
  170.  
  171.    Due to the differences between the filesystems of Unix and VMS, GNU
  172. CC attempts to translate file names in `#include' into names that VMS
  173. will understand.  The basic strategy is to prepend a prefix to the
  174. specification of the include file, convert the whole filename to a VMS
  175. filename, and then try to open the file.  GNU CC tries various prefixes
  176. one by one until one of them succeeds:
  177.  
  178.   1. The first prefix is the `GNU_CC_INCLUDE:' logical name: this is
  179.      where GNU C header files are traditionally stored.  If you wish
  180.      to store header files in non-standard locations, then you can
  181.      assign the logical `GNU_CC_INCLUDE' to be a search list, where
  182.      each element of the list is suitable for use with a rooted
  183.      logical.
  184.  
  185.   2. The next prefix tried is `SYS$SYSROOT:[SYSLIB.]'.  This is where
  186.      VAX-C header files are traditionally stored.
  187.  
  188.   3. If the include file specification by itself is a valid VMS
  189.      filename, the preprocessor then uses this name with no prefix in
  190.      an attempt to open the include file.
  191.  
  192.   4. If the file specification is not a valid VMS filename (i.e. does
  193.      not contain a device or a directory specifier, and contains a `/'
  194.      character), the preprocessor tries to convert it from Unix syntax
  195.      to VMS syntax.
  196.  
  197.         Conversion works like this: the first directory name becomes a
  198.      device, and the rest of the directories are converted into
  199.      VMS-format directory names.  For example, `X11/foobar.h' is
  200.      translated to `X11:[000000]foobar.h' or `X11:foobar.h', whichever
  201.      one can be opened.  This strategy allows you to assign a logical
  202.      name to point to the actual location of the header files.
  203.  
  204.   5. If none of these strategies succeeds, the `#include' fails.
  205.  
  206.    Include directives of the form:
  207.  
  208.      #include foobar
  209.  
  210. are a common source of incompatibility between VAX-C and GNU CC.  VAX-C
  211. treats this much like a standard `#include <foobar.h>' directive. 
  212. That is incompatible with the ANSI C behavior implemented by GNU CC: to
  213. expand the name `foobar' as a macro.  Macro expansion should
  214. eventually yield one of the two standard formats for `#include':
  215.  
  216.      #include "FILE"
  217.      #include <FILE>
  218.  
  219.    If you have this problem, the best solution is to modify the source
  220. to convert the `#include' directives to one of the two standard forms. 
  221. That will work with either compiler.  If you want a quick and dirty
  222. fix, define the file names as macros with the proper expansion, like
  223. this:
  224.  
  225.      #define stdio <stdio.h>
  226.  
  227. This will work, as long as the name doesn't conflict with anything else
  228. in the program.
  229.  
  230.    Another source of incompatibility is that VAX-C assumes that:
  231.  
  232.      #include "foobar"
  233.  
  234. is actually asking for the file `foobar.h'.  GNU CC does not make this
  235. assumption, and instead takes what you ask for literally; it tries to
  236. read the file `foobar'.  The best way to avoid this problem is to
  237. always specify the desired file extension in your include directives.
  238.  
  239.    GNU CC for VMS is distributed with a set of include files that is
  240. sufficient to compile most general purpose programs.  Even though the
  241. GNU CC distribution does not contain header files to define constants
  242. and structures for some VMS system-specific functions, there is no
  243. reason why you cannot use GNU CC with any of these functions.  You
  244. first may have to generate or create header files, either by using the
  245. public domain utility `UNSDL' (which can be found on a DECUS tape), or
  246. by extracting the relevant modules from one of the system macro
  247. libraries, and using an editor to construct a C header file.
  248.  
  249. 
  250. File: gcc.info,  Node: Global Declarations,  Next: VMS Misc,  Prev: Include Files and VMS,  Up: VMS
  251.  
  252. Global Declarations and VMS
  253. ===========================
  254.  
  255.    GNU CC does not provide the `globalref', `globaldef' and
  256. `globalvalue' keywords of VAX-C.  You can get the same effect with an
  257. obscure feature of GAS, the GNU assembler.  (This requires GAS version
  258. 1.39 or later.)  The following macros allow you to use this feature in
  259. a fairly natural way:
  260.  
  261.      #ifdef __GNUC__
  262.      #define GLOBALREF(NAME) \
  263.              NAME asm("_$$PsectAttributes_GLOBALSYMBOL$$" #NAME  )
  264.      #define GLOBALDEF(NAME,VALUE) \
  265.              NAME asm("_$$PsectAttributes_GLOBALSYMBOL$$" #NAME  ) = VALUE
  266.      #define GLOBALVALUEREF(NAME) \
  267.        const NAME [1] asm("_$$PsectAttributes_GLOBALVALUE$$" #NAME  )
  268.      #define GLOBALVALUEDEF(NAME,VALUE) \
  269.        const NAME [1] asm("_$$PsectAttributes_GLOBALVALUE$$" #NAME  ) = {VALUE}
  270.      #else
  271.      #define GLOBALREF(NAME) globalref NAME
  272.      #define GLOBALDEF(NAME,VALUE) globaldef NAME = VALUE
  273.      #define GLOBALVALUEDEF(NAME,VALUE) globalvalue NAME = VALUE
  274.      #define GLOBALVALUEREF(NAME) globalvalue NAME
  275.      #endif
  276.  
  277. (The `_$$PsectAttributes_GLOBALSYMBOL' prefix at the start of the name
  278. is removed by the assembler, after it has modified the attributes of
  279. the symbol).  These macros are provided in the VMS binaries
  280. distribution in a header file `GNU_HACKS.H'.  An example of the usage
  281. is:
  282.  
  283.      int GLOBALREF (ijk);
  284.      int GLOBALDEF (jkl, 0);
  285.  
  286.    The macros `GLOBALREF' and `GLOBALDEF' cannot be used
  287. straightforwardly for arrays, since there is no way to insert the array
  288. dimension into the declaration at the right place.  However, you can
  289. declare an array with these macros if you first define a typedef for
  290. the array type, like this:
  291.  
  292.      typedef int intvector[10];
  293.      intvector GLOBALREF (foo);
  294.  
  295.    Array and structure initializers will also break the macros; you can
  296. define the initializer to be a macro of its own, or you can expand the
  297. `GLOBALDEF' macro by hand.  You may find a case where you wish to use
  298. the `GLOBALDEF' macro with a large array, but you are not interested
  299. in explicitly initializing each element of the array.  In such cases
  300. you can use an initializer like: `{0,}', which will initialize the
  301. entire array to `0'.
  302.  
  303.    A shortcoming of this implementation is that a variable declared
  304. with `GLOBALVALUEREF' or `GLOBALVALUEDEF' is always an array.  For
  305. example, the declaration:
  306.  
  307.      int GLOBALVALUEREF(ijk);
  308.  
  309. declares the variable `ijk' as an array of type `int [1]'.  This is
  310. done because a globalvalue is actually a constant; its "value" is what
  311. the linker would normally consider an address.  That is not how an
  312. integer value works in C, but it is how an array works.  So treating
  313. the symbol as an array name gives consistent results--with the
  314. exception that the value seems to have the wrong type.  *Don't try to
  315. access an element of the array.*  It doesn't have any elements.  The
  316. array "address" may not be the address of actual storage.
  317.  
  318.    The fact that the symbol is an array may lead to warnings where the
  319. variable is used.  Insert type casts to avoid the warnings.  Here is an
  320. example; it takes advantage of the ANSI C feature allowing macros that
  321. expand to use the same name as the macro itself.
  322.  
  323.      int GLOBALVALUEREF (ss$_normal);
  324.      int GLOBALVALUEDEF (xyzzy,123);
  325.      #ifdef __GNUC__
  326.      #define ss$_normal ((int) ss$_normal)
  327.      #define xyzzy ((int) xyzzy)
  328.      #endif
  329.  
  330.    Don't use `globaldef' or `globalref' with a variable whose type is
  331. an enumeration type; this is not implemented.  Instead, make the
  332. variable an integer, and use a `globalvaluedef' for each of the
  333. enumeration values.  An example of this would be:
  334.  
  335.      #ifdef __GNUC__
  336.      int GLOBALDEF (color, 0);
  337.      int GLOBALVALUEDEF (RED, 0);
  338.      int GLOBALVALUEDEF (BLUE, 1);
  339.      int GLOBALVALUEDEF (GREEN, 3);
  340.      #else
  341.      enum globaldef color {RED, BLUE, GREEN = 3};
  342.      #endif
  343.  
  344. 
  345. File: gcc.info,  Node: VMS Misc,  Prev: Global Declarations,  Up: VMS
  346.  
  347. Other VMS Issues
  348. ================
  349.  
  350.    GNU CC automatically arranges for `main' to return 1 by default if
  351. you fail to specify an explicit return value.  This will be interpreted
  352. by VMS as a status code indicating a normal successful completion. 
  353. Version 1 of GNU CC did not provide this default.
  354.  
  355.    GNU CC on VMS works only with the GNU assembler, GAS.  You need
  356. version 1.37 or later of GAS in order to produce value debugging
  357. information for the VMS debugger.  Use the ordinary VMS linker with
  358. the object files produced by GAS.
  359.  
  360.    Under previous versions of GNU CC, the generated code would
  361. occasionally give strange results when linked to the sharable
  362. `VAXCRTL' library.  Now this should work.
  363.  
  364.    A caveat for use of `const' global variables: the `const' modifier
  365. must be specified in every external declaration of the variable in all
  366. of the source files that use that variable.  Otherwise the linker will
  367. issue warnings about conflicting attributes for the variable.  Your
  368. program will still work despite the warnings, but the variable will be
  369. placed in writable storage.
  370.  
  371.    The VMS linker does not distinguish between upper and lower case
  372. letters in function and variable names.  However, usual practice in C
  373. is to distinguish case.  Normally GNU CC (by means of the assembler
  374. GAS) implements usual C behavior by augmenting each name that is not
  375. all lower-case.  A name is augmented by truncating it to at most 23
  376. characters and then adding more characters at the end which encode the
  377. case pattern the rest.
  378.  
  379.    Name augmentation yields bad results for programs that use
  380. precompiled libraries (such as Xlib) which were generated by another
  381. compiler.  You can use the compiler option `/NOCASE_HACK' to inhibit
  382. augmentation; it makes external C functions and variables
  383. case-independent as is usual on VMS.  Alternatively, you could write
  384. all references to the functions and variables in such libraries using
  385. lower case; this will work on VMS, but is not portable to other
  386. systems.
  387.  
  388.    Function and variable names are handled somewhat differently with
  389. GNU C++.  The GNU C++ compiler performs "name mangling" on function
  390. names, which means that it adds information to the function name to
  391. describe the data types of the arguments that the function takes. One
  392. result of this is that the name of a function can become very long. 
  393. Since the VMS linker only recognizes the first 31 characters in a name,
  394. special action is taken to ensure that each function and variable has a
  395. unique name that can be represented in 31 characters.
  396.  
  397.    If the name (plus a name augmentation, if required) is less than 32
  398. characters in length, then no special action is performed. If the name
  399. is longer than 31 characters, the assembler (GAS) will generate a hash
  400. string based upon the function name, truncate the function name to 23
  401. characters, and append the hash string to the truncated name.  If the
  402. `/VERBOSE' compiler option is used, the assembler will print both the
  403. full and truncated names of each symbol that is truncated.
  404.  
  405.    The `/NOCASE_HACK' compiler option should not be used when you are
  406. compiling programs that use libg++. libg++ has several instances of
  407. objects (i.e.  `Filebuf' and `filebuf') which become indistinguishable
  408. in a case-insensitive environment.  This leads to cases where you need
  409. to inhibit augmentation selectively (if you were using libg++ and Xlib
  410. in the same program, for example).  There is no special feature for
  411. doing this, but you can get the result by defining a macro for each
  412. mixed case symbol for which you wish to inhibit augmentation.  The
  413. macro should expand into the lower case equivalent of itself.  For
  414. example:
  415.  
  416.      #define StuDlyCapS studlycaps
  417.  
  418.    These macro definitions can be placed in a header file to minimize
  419. the number of changes to your source code.
  420.  
  421. 
  422. File: gcc.info,  Node: Portability,  Next: Interface,  Prev: VMS,  Up: Top
  423.  
  424. GNU CC and Portability
  425. **********************
  426.  
  427.    The main goal of GNU CC was to make a good, fast compiler for
  428. machines in the class that the GNU system aims to run on: 32-bit
  429. machines that address 8-bit bytes and have several general registers. 
  430. Elegance, theoretical power and simplicity are only secondary.
  431.  
  432.    GNU CC gets most of the information about the target machine from a
  433. machine description which gives an algebraic formula for each of the
  434. machine's instructions.  This is a very clean way to describe the
  435. target.  But when the compiler needs information that is difficult to
  436. express in this fashion, I have not hesitated to define an ad-hoc
  437. parameter to the machine description.  The purpose of portability is
  438. to reduce the total work needed on the compiler; it was not of
  439. interest for its own sake.
  440.  
  441.    GNU CC does not contain machine dependent code, but it does contain
  442. code that depends on machine parameters such as endianness (whether
  443. the most significant byte has the highest or lowest address of the
  444. bytes in a word) and the availability of autoincrement addressing.  In
  445. the RTL-generation pass, it is often necessary to have multiple
  446. strategies for generating code for a particular kind of syntax tree,
  447. strategies that are usable for different combinations of parameters. 
  448. Often I have not tried to address all possible cases, but only the
  449. common ones or only the ones that I have encountered.  As a result, a
  450. new target may require additional strategies.  You will know if this
  451. happens because the compiler will call `abort'.  Fortunately, the new
  452. strategies can be added in a machine-independent fashion, and will
  453. affect only the target machines that need them.
  454.  
  455. 
  456. File: gcc.info,  Node: Interface,  Next: Passes,  Prev: Portability,  Up: Top
  457.  
  458. Interfacing to GNU CC Output
  459. ****************************
  460.  
  461.    GNU CC is normally configured to use the same function calling
  462. convention normally in use on the target system.  This is done with the
  463. machine-description macros described (*note Machine Macros::.).
  464.  
  465.    However, returning of structure and union values is done
  466. differently on some target machines.  As a result, functions compiled
  467. with PCC returning such types cannot be called from code compiled with
  468. GNU CC, and vice versa.  This does not cause trouble often because few
  469. Unix library routines return structures or unions.
  470.  
  471.    GNU CC code returns structures and unions that are 1, 2, 4 or 8
  472. bytes long in the same registers used for `int' or `double' return
  473. values.  (GNU CC typically allocates variables of such types in
  474. registers also.)  Structures and unions of other sizes are returned by
  475. storing them into an address passed by the caller (usually in a
  476. register).  The machine-description macros `STRUCT_VALUE' and
  477. `STRUCT_INCOMING_VALUE' tell GNU CC where to pass this address.
  478.  
  479.    By contrast, PCC on most target machines returns structures and
  480. unions of any size by copying the data into an area of static storage,
  481. and then returning the address of that storage as if it were a pointer
  482. value.  The caller must copy the data from that memory area to the
  483. place where the value is wanted.  This is slower than the method used
  484. by GNU CC, and fails to be reentrant.
  485.  
  486.    On some target machines, such as RISC machines and the 80386, the
  487. standard system convention is to pass to the subroutine the address of
  488. where to return the value.  On these machines, GNU CC has been
  489. configured to be compatible with the standard compiler, when this
  490. method is used.  It may not be compatible for structures of 1, 2, 4 or
  491. 8 bytes.
  492.  
  493.    GNU CC uses the system's standard convention for passing arguments.
  494.  On some machines, the first few arguments are passed in registers; in
  495. others, all are passed on the stack.  It would be possible to use
  496. registers for argument passing on any machine, and this would probably
  497. result in a significant speedup.  But the result would be complete
  498. incompatibility with code that follows the standard convention.  So
  499. this change is practical only if you are switching to GNU CC as the
  500. sole C compiler for the system.  We may implement register argument
  501. passing on certain machines once we have a complete GNU system so that
  502. we can compile the libraries with GNU CC.
  503.  
  504.    On some machines (particularly the Sparc), certain types of
  505. arguments are passed "by invisible reference".  This means that the
  506. value is stored in memory, and the address of the memory location is
  507. passed to the subroutine.
  508.  
  509.    If you use `longjmp', beware of automatic variables.  ANSI C says
  510. that automatic variables that are not declared `volatile' have
  511. undefined values after a `longjmp'.  And this is all GNU CC promises
  512. to do, because it is very difficult to restore register variables
  513. correctly, and one of GNU CC's features is that it can put variables
  514. in registers without your asking it to.
  515.  
  516.    If you want a variable to be unaltered by `longjmp', and you don't
  517. want to write `volatile' because old C compilers don't accept it, just
  518. take the address of the variable.  If a variable's address is ever
  519. taken, even if just to compute it and ignore it, then the variable
  520. cannot go in a register:
  521.  
  522.      {
  523.        int careful;
  524.        &careful;
  525.        ...
  526.      }
  527.  
  528.    Code compiled with GNU CC may call certain library routines.  Most
  529. of them handle arithmetic for which there are no instructions.  This
  530. includes multiply and divide on some machines, and floating point
  531. operations on any machine for which floating point support is disabled
  532. with `-msoft-float'.  Some standard parts of the C library, such as
  533. `bcopy' or `memcpy', are also called automatically.  The usual
  534. function call interface is used for calling the library routines.
  535.  
  536.    These library routines should be defined in the library `libgcc.a',
  537. which GNU CC automatically searches whenever it links a program.  On
  538. machines that have multiply and divide instructions, if hardware
  539. floating point is in use, normally `libgcc.a' is not needed, but it is
  540. searched just in case.
  541.  
  542.    Each arithmetic function is defined in `libgcc1.c' to use the
  543. corresponding C arithmetic operator.  As long as the file is compiled
  544. with another C compiler, which supports all the C arithmetic operators,
  545. this file will work portably.  However, `libgcc1.c' does not work if
  546. compiled with GNU CC, because each arithmetic function would compile
  547. into a call to itself!
  548.  
  549. 
  550. File: gcc.info,  Node: Passes,  Next: RTL,  Prev: Interface,  Up: Top
  551.  
  552. Passes and Files of the Compiler
  553. ********************************
  554.  
  555.    The overall control structure of the compiler is in `toplev.c'. 
  556. This file is responsible for initialization, decoding arguments,
  557. opening and closing files, and sequencing the passes.
  558.  
  559.    The parsing pass is invoked only once, to parse the entire input. 
  560. The RTL intermediate code for a function is generated as the function
  561. is parsed, a statement at a time.  Each statement is read in as a
  562. syntax tree and then converted to RTL; then the storage for the tree
  563. for the statement is reclaimed.  Storage for types (and the
  564. expressions for their sizes), declarations, and a representation of
  565. the binding contours and how they nest, remain until the function is
  566. finished being compiled; these are all needed to output the debugging
  567. information.
  568.  
  569.    Each time the parsing pass reads a complete function definition or
  570. top-level declaration, it calls the function `rest_of_compilation' or
  571. `rest_of_decl_compilation' in `toplev.c', which are responsible for
  572. all further processing necessary, ending with output of the assembler
  573. language.  All other compiler passes run, in sequence, within
  574. `rest_of_compilation'.  When that function returns from compiling a
  575. function definition, the storage used for that function definition's
  576. compilation is entirely freed, unless it is an inline function (*note
  577. Inline::.).
  578.  
  579.    Here is a list of all the passes of the compiler and their source
  580. files.  Also included is a description of where debugging dumps can be
  581. requested with `-d' options.
  582.  
  583.    * Parsing.  This pass reads the entire text of a function
  584.      definition, constructing partial syntax trees.  This and RTL
  585.      generation are no longer truly separate passes (formerly they
  586.      were), but it is easier to think of them as separate.
  587.  
  588.      The tree representation does not entirely follow C syntax,
  589.      because it is intended to support other languages as well.
  590.  
  591.      Language-specific data type analysis is also done in this pass,
  592.      and every tree node that represents an expression has a data type
  593.      attached.  Variables are represented as declaration nodes.
  594.  
  595.      Constant folding and some arithmetic simplifications are also done
  596.      during this pass.
  597.  
  598.      The language-independent source files for parsing are
  599.      `stor-layout.c', `fold-const.c', and `tree.c'.  There are also
  600.      header files `tree.h' and `tree.def' which define the format of
  601.      the tree representation.
  602.  
  603.      The source files for parsing C are `c-parse.y', `c-decl.c',
  604.      `c-typeck.c', `c-convert.c', `c-lang.c', and `c-aux-info.c' along
  605.      with header files `c-lex.h', and `c-tree.h'.
  606.  
  607.      The source files for parsing C++ are `cp-parse.y', `cp-class.c',
  608.      `cp-cvt.c',
  609.       `cp-decl.c', `cp-decl.c', `cp-decl2.c', `cp-dem.c',
  610.      `cp-except.c',
  611.       `cp-expr.c', `cp-init.c', `cp-lex.c', `cp-method.c',
  612.      `cp-ptree.c',
  613.       `cp-search.c', `cp-tree.c', `cp-type2.c', and `cp-typeck.c',
  614.      along with header files `cp-tree.def', `cp-tree.h', and
  615.      `cp-decl.h'.
  616.  
  617.      The special source files for parsing Objective C are
  618.      `objc-parse.y', `objc-actions.c', `objc-tree.def', and
  619.      `objc-actions.h'.  Certain C-specific files are used for this as
  620.      well.
  621.  
  622.      The file `c-common.c' is also used for all of the above languages.
  623.  
  624.    * RTL generation.  This is the conversion of syntax tree into RTL
  625.      code.  It is actually done statement-by-statement during parsing,
  626.      but for most purposes it can be thought of as a separate pass.
  627.  
  628.      This is where the bulk of target-parameter-dependent code is
  629.      found, since often it is necessary for strategies to apply only
  630.      when certain standard kinds of instructions are available.  The
  631.      purpose of named instruction patterns is to provide this
  632.      information to the RTL generation pass.
  633.  
  634.      Optimization is done in this pass for `if'-conditions that are
  635.      comparisons, boolean operations or conditional expressions.  Tail
  636.      recursion is detected at this time also.  Decisions are made
  637.      about how best to arrange loops and how to output `switch'
  638.      statements.
  639.  
  640.      The source files for RTL generation include `stmt.c',
  641.      `function.c', `expr.c', `calls.c', `explow.c', `expmed.c',
  642.      `optabs.c' and `emit-rtl.c'.  Also, the file `insn-emit.c',
  643.      generated from the machine description by the program `genemit',
  644.      is used in this pass.  The header file `expr.h' is used for
  645.      communication within this pass.
  646.  
  647.      The header files `insn-flags.h' and `insn-codes.h', generated
  648.      from the machine description by the programs `genflags' and
  649.      `gencodes', tell this pass which standard names are available for
  650.      use and which patterns correspond to them.
  651.  
  652.      Aside from debugging information output, none of the following
  653.      passes refers to the tree structure representation of the
  654.      function (only part of which is saved).
  655.  
  656.      The decision of whether the function can and should be expanded
  657.      inline in its subsequent callers is made at the end of rtl
  658.      generation.  The function must meet certain criteria, currently
  659.      related to the size of the function and the types and number of
  660.      parameters it has.  Note that this function may contain loops,
  661.      recursive calls to itself (tail-recursive functions can be
  662.      inlined!), gotos, in short, all constructs supported by GNU CC. 
  663.      The file `integrate.c' contains the code to save a function's rtl
  664.      for later inlining and to inline that rtl when the function is
  665.      called.  The header file `integrate.h' is also used for this
  666.      purpose.
  667.  
  668.      The option `-dr' causes a debugging dump of the RTL code after
  669.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.rtl' to
  670.      the input file name.
  671.  
  672.    * Jump optimization.  This pass simplifies jumps to the following
  673.      instruction, jumps across jumps, and jumps to jumps.  It deletes
  674.      unreferenced labels and unreachable code, except that unreachable
  675.      code that contains a loop is not recognized as unreachable in
  676.      this pass.  (Such loops are deleted later in the basic block
  677.      analysis.)  It also converts some code originally written with
  678.      jumps into sequences of instructions that directly set values
  679.      from the results of comparisons, if the machine has such
  680.      instructions.
  681.  
  682.      Jump optimization is performed two or three times.  The first
  683.      time is immediately following RTL generation.  The second time is
  684.      after CSE, but only if CSE says repeated jump optimization is
  685.      needed.  The last time is right before the final pass.  That
  686.      time, cross-jumping and deletion of no-op move instructions are
  687.      done together with the optimizations described above.
  688.  
  689.      The source file of this pass is `jump.c'.
  690.  
  691.      The option `-dj' causes a debugging dump of the RTL code after
  692.      this pass is run for the first time.  This dump file's name is
  693.      made by appending `.jump' to the input file name.
  694.  
  695.    * Register scan.  This pass finds the first and last use of each
  696.      register, as a guide for common subexpression elimination.  Its
  697.      source is in `regclass.c'.
  698.  
  699.    * Jump threading.  This pass detects a condition jump that branches
  700.      to an identical or inverse test.  Such jumps can be `threaded'
  701.      through the second conditional test.  The source code for this
  702.      pass is in `jump.c'.  This optimization is only performed if
  703.      `-fthread-jumps' is enabled.
  704.  
  705.    * Common subexpression elimination.  This pass also does constant
  706.      propagation.  Its source file is `cse.c'.  If constant
  707.      propagation causes conditional jumps to become unconditional or to
  708.      become no-ops, jump optimization is run again when CSE is
  709.      finished.
  710.  
  711.      The option `-ds' causes a debugging dump of the RTL code after
  712.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.cse' to
  713.      the input file name.
  714.  
  715.    * Loop optimization.  This pass moves constant expressions out of
  716.      loops, and optionally does strength-reduction and loop unrolling
  717.      as well.  Its source files are `loop.c' and `unroll.c', plus the
  718.      header `loop.h' used for communication between them.  Loop
  719.      unrolling uses some functions in `integrate.c' and the header
  720.      `integrate.h'.
  721.  
  722.      The option `-dL' causes a debugging dump of the RTL code after
  723.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.loop' to
  724.      the input file name.
  725.  
  726.    * If `-frerun-cse-after-loop' was enabled, a second common
  727.      subexpression elimination pass is performed after the loop
  728.      optimization pass.  Jump threading is also done again at this
  729.      time if it was specified.
  730.  
  731.      The option `-dt' causes a debugging dump of the RTL code after
  732.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.cse2' to
  733.      the input file name.
  734.  
  735.    * Stupid register allocation is performed at this point in a
  736.      nonoptimizing compilation.  It does a little data flow analysis as
  737.      well.  When stupid register allocation is in use, the next pass
  738.      executed is the reloading pass; the others in between are skipped. 
  739.      The source file is `stupid.c'.
  740.  
  741.    * Data flow analysis (`flow.c').  This pass divides the program
  742.      into basic blocks (and in the process deletes unreachable loops);
  743.      then it computes which pseudo-registers are live at each point in
  744.      the program, and makes the first instruction that uses a value
  745.      point at the instruction that computed the value.
  746.  
  747.      This pass also deletes computations whose results are never used,
  748.      and combines memory references with add or subtract instructions
  749.      to make autoincrement or autodecrement addressing.
  750.  
  751.      The option `-df' causes a debugging dump of the RTL code after
  752.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.flow' to
  753.      the input file name.  If stupid register allocation is in use,
  754.      this dump file reflects the full results of such allocation.
  755.  
  756.    * Instruction combination (`combine.c').  This pass attempts to
  757.      combine groups of two or three instructions that are related by
  758.      data flow into single instructions.  It combines the RTL
  759.      expressions for the instructions by substitution, simplifies the
  760.      result using algebra, and then attempts to match the result
  761.      against the machine description.
  762.  
  763.      The option `-dc' causes a debugging dump of the RTL code after
  764.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.combine'
  765.      to the input file name.
  766.  
  767.    * Instruction scheduling (`sched.c').  This pass looks for
  768.      instructions whose output will not be available by the time that
  769.      it is used in subsequent instructions.  (Memory loads and
  770.      floating point instructions often have this behavior on RISC
  771.      machines).  It re-orders instructions within a basic block to try
  772.      to separate the definition and use of items that otherwise would
  773.      cause pipeline stalls.
  774.  
  775.      Instruction scheduling is performed twice.  The first time is
  776.      immediately after instruction combination and the second is
  777.      immediately after reload.
  778.  
  779.      The option `-dS' causes a debugging dump of the RTL code after
  780.      this pass is run for the first time.  The dump file's name is
  781.      made by appending `.sched' to the input file name.
  782.  
  783.    * Register class preferencing.  The RTL code is scanned to find out
  784.      which register class is best for each pseudo register.  The source
  785.      file is `regclass.c'.
  786.  
  787.    * Local register allocation (`local-alloc.c').  This pass allocates
  788.      hard registers to pseudo registers that are used only within one
  789.      basic block.  Because the basic block is linear, it can use fast
  790.      and powerful techniques to do a very good job.
  791.  
  792.      The option `-dl' causes a debugging dump of the RTL code after
  793.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.lreg' to
  794.      the input file name.
  795.  
  796.    * Global register allocation (`global-alloc.c').  This pass
  797.      allocates hard registers for the remaining pseudo registers (those
  798.      whose life spans are not contained in one basic block).
  799.  
  800.    * Reloading.  This pass renumbers pseudo registers with the hardware
  801.      registers numbers they were allocated.  Pseudo registers that did
  802.      not get hard registers are replaced with stack slots.  Then it
  803.      finds instructions that are invalid because a value has failed to
  804.      end up in a register, or has ended up in a register of the wrong
  805.      kind.  It fixes up these instructions by reloading the
  806.      problematical values temporarily into registers.  Additional
  807.      instructions are generated to do the copying.
  808.  
  809.      The reload pass also optionally eliminates the frame pointer and
  810.      inserts instructions to save and restore call-clobbered registers
  811.      around calls.
  812.  
  813.      Source files are `reload.c' and `reload1.c', plus the header
  814.      `reload.h' used for communication between them.
  815.  
  816.      The option `-dg' causes a debugging dump of the RTL code after
  817.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.greg' to
  818.      the input file name.
  819.  
  820.    * Instruction scheduling is repeated here to try to avoid pipeline
  821.      stalls due to memory loads generated for spilled pseudo registers.
  822.  
  823.      The option `-dR' causes a debugging dump of the RTL code after
  824.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.sched2'
  825.      to the input file name.
  826.  
  827.    * Jump optimization is repeated, this time including cross-jumping
  828.      and deletion of no-op move instructions.
  829.  
  830.      The option `-dJ' causes a debugging dump of the RTL code after
  831.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.jump2'
  832.      to the input file name.
  833.  
  834.    * Delayed branch scheduling.  This optional pass attempts to find
  835.      instructions that can go into the delay slots of other
  836.      instructions, usually jumps and calls.  The source file name is
  837.      `reorg.c'.
  838.  
  839.      The option `-dd' causes a debugging dump of the RTL code after
  840.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.dbr' to
  841.      the input file name.
  842.  
  843.    * Conversion from usage of some hard registers to usage of a
  844.      register stack may be done at this point.  Currently, this is
  845.      supported only for the floating-point registers of the Intel
  846.      80387 coprocessor.   The source file name is `reg-stack.c'.
  847.  
  848.      The options `-dk' causes a debugging dump of the RTL code after
  849.      this pass.  This dump file's name is made by appending `.stack'
  850.      to the input file name.
  851.  
  852.    * Final.  This pass outputs the assembler code for the function. 
  853.      It is also responsible for identifying spurious test and compare
  854.      instructions.  Machine-specific peephole optimizations are
  855.      performed at the same time.  The function entry and exit
  856.      sequences are generated directly as assembler code in this pass;
  857.      they never exist as RTL.
  858.  
  859.      The source files are `final.c' plus `insn-output.c'; the latter
  860.      is generated automatically from the machine description by the
  861.      tool `genoutput'.  The header file `conditions.h' is used for
  862.      communication between these files.
  863.  
  864.    * Debugging information output.  This is run after final because it
  865.      must output the stack slot offsets for pseudo registers that did
  866.      not get hard registers.  Source files are `dbxout.c' for DBX
  867.      symbol table format, `sdbout.c' for SDB symbol table format, and
  868.      `dwarfout.c' for DWARF symbol table format.
  869.  
  870.    Some additional files are used by all or many passes:
  871.  
  872.    * Every pass uses `machmode.def' and `machmode.h' which define the
  873.      machine modes.
  874.  
  875.    * Several passes use `real.h', which defines the default
  876.      representation of floating point constants and how to operate on
  877.      them.
  878.  
  879.    * All the passes that work with RTL use the header files `rtl.h'
  880.      and `rtl.def', and subroutines in file `rtl.c'.  The tools `gen*'
  881.      also use these files to read and work with the machine
  882.      description RTL.
  883.  
  884.    * Several passes refer to the header file `insn-config.h' which
  885.      contains a few parameters (C macro definitions) generated
  886.      automatically from the machine description RTL by the tool
  887.      `genconfig'.
  888.  
  889.    * Several passes use the instruction recognizer, which consists of
  890.      `recog.c' and `recog.h', plus the files `insn-recog.c' and
  891.      `insn-extract.c' that are generated automatically from the
  892.      machine description by the tools `genrecog' and `genextract'.
  893.  
  894.    * Several passes use the header files `regs.h' which defines the
  895.      information recorded about pseudo register usage, and
  896.      `basic-block.h' which defines the information recorded about
  897.      basic blocks.
  898.  
  899.    * `hard-reg-set.h' defines the type `HARD_REG_SET', a bit-vector
  900.      with a bit for each hard register, and some macros to manipulate
  901.      it.  This type is just `int' if the machine has few enough hard
  902.      registers; otherwise it is an array of `int' and some of the
  903.      macros expand into loops.
  904.  
  905.    * Several passes use instruction attributes.  A definition of the
  906.      attributes defined for a particular machine is in file
  907.      `insn-attr.h', which is generated from the machine description by
  908.      the program `genattr'.  The file `insn-attrtab.c' contains
  909.      subroutines to obtain the attribute values for insns.  It is
  910.      generated from the machine description by the program
  911.      `genattrtab'.
  912.  
  913. 
  914. File: gcc.info,  Node: RTL,  Next: Machine Desc,  Prev: Passes,  Up: Top
  915.  
  916. RTL Representation
  917. ******************
  918.  
  919.    Most of the work of the compiler is done on an intermediate
  920. representation called register transfer language.  In this language,
  921. the instructions to be output are described, pretty much one by one,
  922. in an algebraic form that describes what the instruction does.
  923.  
  924.    RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made
  925. up of structures that point at other structures, and a textual form
  926. that is used in the machine description and in printed debugging
  927. dumps.  The textual form uses nested parentheses to indicate the
  928. pointers in the internal form.
  929.  
  930. * Menu:
  931.  
  932. * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
  933. * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
  934. * Flags::             Other flags in an RTL expression.
  935. * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
  936. * Constants::         Expressions with constant values.
  937. * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
  938. * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
  939. * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
  940. * Bit Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
  941. * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
  942. * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
  943. * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
  944. * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
  945. * Assembler::         Representing `asm' with operands.
  946. * Insns::             Expression types for entire insns.
  947. * Calls::             RTL representation of function call insns.
  948. * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
  949.  
  950. 
  951. File: gcc.info,  Node: RTL Objects,  Next: Accessors,  Prev: RTL,  Up: RTL
  952.  
  953. RTL Object Types
  954. ================
  955.  
  956.    RTL uses four kinds of objects: expressions, integers, strings and
  957. vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL expression
  958. ("RTX", for short) is a C structure, but it is usually referred to
  959. with a pointer; a type that is given the typedef name `rtx'.
  960.  
  961.    An integer is simply an `int'; their written form uses decimal
  962. digits.
  963.  
  964.    A string is a sequence of characters.  In core it is represented as
  965. a `char *' in usual C fashion, and it is written in C syntax as well. 
  966. However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty
  967. string in a machine description, it is represented in core as a null
  968. pointer rather than as a pointer to a null character.  In certain
  969. contexts, these null pointers instead of strings are valid.  Within
  970. RTL code, strings are most commonly found inside `symbol_ref'
  971. expressions, but they appear in other contexts in the RTL expressions
  972. that make up machine descriptions.
  973.  
  974.    A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions. 
  975. The number of elements in the vector is explicitly present in the
  976. vector.  The written form of a vector consists of square brackets
  977. (`[...]') surrounding the elements, in sequence and with whitespace
  978. separating them.  Vectors of length zero are not created; null
  979. pointers are used instead.
  980.  
  981.    Expressions are classified by "expression codes" (also called RTX
  982. codes).  The expression code is a name defined in `rtl.def', which is
  983. also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
  984. codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX
  985. can be extracted with the macro `GET_CODE (X)' and altered with
  986. `PUT_CODE (X, NEWCODE)'.
  987.  
  988.    The expression code determines how many operands the expression
  989. contains, and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp,
  990. you cannot tell by looking at an operand what kind of object it is. 
  991. Instead, you must know from its context--from the expression code of
  992. the containing expression.  For example, in an expression of code
  993. `subreg', the first operand is to be regarded as an expression and the
  994. second operand as an integer.  In an expression of code `plus', there
  995. are two operands, both of which are to be regarded as expressions.  In
  996. a `symbol_ref' expression, there is one operand, which is to be
  997. regarded as a string.
  998.  
  999.    Expressions are written as parentheses containing the name of the
  1000. expression type, its flags and machine mode if any, and then the
  1001. operands of the expression (separated by spaces).
  1002.  
  1003.    Expression code names in the `md' file are written in lower case,
  1004. but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
  1005. manual, they are shown as follows: `const_int'.
  1006.  
  1007.    In a few contexts a null pointer is valid where an expression is
  1008. normally wanted.  The written form of this is `(nil)'.
  1009.  
  1010.