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1 <!---
2
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4
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6
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9
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27 POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
28
29 -->
30
31 # NAME
32
33 bc - arbitrary-precision decimal arithmetic language and calculator
34
35 # SYNOPSIS
36
37 **bc** [**-ghilPqsvVw**] [**--global-stacks**] [**--help**] [**--interactive**] [**--mathlib**] [**--no-prompt**] [**--quiet**] [**--standard**] [**--warn**] [**--version**] [**-e** *expr*] [**--expression**=*expr*...] [**-f** *file*...] [**-file**=*file*...]
38 [*file*...]
39
40 # DESCRIPTION
41
42 bc(1) is an interactive processor for a language first standardized in 1991 by
43 POSIX. (The current standard is [here][1].) The language provides unlimited
44 precision decimal arithmetic and is somewhat C-like, but there are differences.
45 Such differences will be noted in this document.
46
47 After parsing and handling options, this bc(1) reads any files given on the
48 command line and executes them before reading from **stdin**.
49
50 This bc(1) is a drop-in replacement for *any* bc(1), including (and
51 especially) the GNU bc(1).
52
53 # OPTIONS
54
55 The following are the options that bc(1) accepts.
56
57 **-g**, **--global-stacks**
58
59     Turns the globals **ibase**, **obase**, and **scale** into stacks.
60
61     This has the effect that a copy of the current value of all three are pushed
62     onto a stack for every function call, as well as popped when every function
63     returns. This means that functions can assign to any and all of those
64     globals without worrying that the change will affect other functions.
65     Thus, a hypothetical function named **output(x,b)** that simply printed
66     **x** in base **b** could be written like this:
67
68         define void output(x, b) {
69             obase=b
70             x
71         }
72
73     instead of like this:
74
75         define void output(x, b) {
76             auto c
77             c=obase
78             obase=b
79             x
80             obase=c
81         }
82
83     This makes writing functions much easier.
84
85     However, since using this flag means that functions cannot set **ibase**,
86     **obase**, or **scale** globally, functions that are made to do so cannot
87     work anymore. There are two possible use cases for that, and each has a
88     solution.
89
90     First, if a function is called on startup to turn bc(1) into a number
91     converter, it is possible to replace that capability with various shell
92     aliases. Examples:
93
94         alias d2o="bc -e ibase=A -e obase=8"
95         alias h2b="bc -e ibase=G -e obase=2"
96
97     Second, if the purpose of a function is to set **ibase**, **obase**, or
98     **scale** globally for any other purpose, it could be split into one to
99     three functions (based on how many globals it sets) and each of those
100     functions could return the desired value for a global.
101
102     If the behavior of this option is desired for every run of bc(1), then users
103     could make sure to define **BC_ENV_ARGS** and include this option (see the
104     **ENVIRONMENT VARIABLES** section for more details).
105
106     If **-s**, **-w**, or any equivalents are used, this option is ignored.
107
108     This is a **non-portable extension**.
109
110 **-h**, **--help**
111
112 :   Prints a usage message and quits.
113
114 **-i**, **--interactive**
115
116 :   Forces interactive mode. (See the **INTERACTIVE MODE** section.)
117
118     This is a **non-portable extension**.
119
120 **-l**, **--mathlib**
121
122 :   Sets **scale** (see the **SYNTAX** section) to **20** and loads the included
123     math library before running any code, including any expressions or files
124     specified on the command line.
125
126     To learn what is in the library, see the **LIBRARY** section.
127
128 **-P**, **--no-prompt**
129
130 :   Disables the prompt in TTY mode. (The prompt is only enabled in TTY mode.
131     See the **TTY MODE** section) This is mostly for those users that do not
132     want a prompt or are not used to having them in bc(1). Most of those users
133     would want to put this option in **BC_ENV_ARGS** (see the
134     **ENVIRONMENT VARIABLES** section).
135
136     This is a **non-portable extension**.
137
138 **-q**, **--quiet**
139
140 :   This option is for compatibility with the [GNU bc(1)][2]; it is a no-op.
141     Without this option, GNU bc(1) prints a copyright header. This bc(1) only
142     prints the copyright header if one or more of the **-v**, **-V**, or
143     **--version** options are given.
144
145     This is a **non-portable extension**.
146
147 **-s**, **--standard**
148
149 :   Process exactly the language defined by the [standard][1] and error if any
150     extensions are used.
151
152     This is a **non-portable extension**.
153
154 **-v**, **-V**, **--version**
155
156 :   Print the version information (copyright header) and exit.
157
158     This is a **non-portable extension**.
159
160 **-w**, **--warn**
161
162 :   Like **-s** and **--standard**, except that warnings (and not errors) are
163     printed for non-standard extensions and execution continues normally.
164
165     This is a **non-portable extension**.
166
167 **-e** *expr*, **--expression**=*expr*
168
169 :   Evaluates *expr*. If multiple expressions are given, they are evaluated in
170     order. If files are given as well (see below), the expressions and files are
171     evaluated in the order given. This means that if a file is given before an
172     expression, the file is read in and evaluated first.
173
174     If this option is given on the command-line (i.e., not in **BC_ENV_ARGS**,
175     see the **ENVIRONMENT VARIABLES** section), then after processing all
176     expressions and files, bc(1) will exit, unless **-** (**stdin**) was given
177     as an argument at least once to **-f** or **--file**, whether on the
178     command-line or in **BC_ENV_ARGS**. However, if any other **-e**,
179     **--expression**, **-f**, or **--file** arguments are given after **-f-** or
180     equivalent is given, bc(1) will give a fatal error and exit.
181
182     This is a **non-portable extension**.
183
184 **-f** *file*, **--file**=*file*
185
186 :   Reads in *file* and evaluates it, line by line, as though it were read
187     through **stdin**. If expressions are also given (see above), the
188     expressions are evaluated in the order given.
189
190     If this option is given on the command-line (i.e., not in **BC_ENV_ARGS**,
191     see the **ENVIRONMENT VARIABLES** section), then after processing all
192     expressions and files, bc(1) will exit, unless **-** (**stdin**) was given
193     as an argument at least once to **-f** or **--file**. However, if any other
194     **-e**, **--expression**, **-f**, or **--file** arguments are given after
195     **-f-** or equivalent is given, bc(1) will give a fatal error and exit.
196
197     This is a **non-portable extension**.
198
199 All long options are **non-portable extensions**.
200
201 # STDOUT
202
203 Any non-error output is written to **stdout**. In addition, if history (see the
204 **HISTORY** section) and the prompt (see the **TTY MODE** section) are enabled,
205 both are output to **stdout**.
206
207 **Note**: Unlike other bc(1) implementations, this bc(1) will issue a fatal
208 error (see the **EXIT STATUS** section) if it cannot write to **stdout**, so if
209 **stdout** is closed, as in **bc <file> >&-**, it will quit with an error. This
210 is done so that bc(1) can report problems when **stdout** is redirected to a
211 file.
212
213 If there are scripts that depend on the behavior of other bc(1) implementations,
214 it is recommended that those scripts be changed to redirect **stdout** to
215 **/dev/null**.
216
217 # STDERR
218
219 Any error output is written to **stderr**.
220
221 **Note**: Unlike other bc(1) implementations, this bc(1) will issue a fatal
222 error (see the **EXIT STATUS** section) if it cannot write to **stderr**, so if
223 **stderr** is closed, as in **bc <file> 2>&-**, it will quit with an error. This
224 is done so that bc(1) can exit with an error code when **stderr** is redirected
225 to a file.
226
227 If there are scripts that depend on the behavior of other bc(1) implementations,
228 it is recommended that those scripts be changed to redirect **stderr** to
229 **/dev/null**.
230
231 # SYNTAX
232
233 The syntax for bc(1) programs is mostly C-like, with some differences. This
234 bc(1) follows the [POSIX standard][1], which is a much more thorough resource
235 for the language this bc(1) accepts. This section is meant to be a summary and a
236 listing of all the extensions to the standard.
237
238 In the sections below, **E** means expression, **S** means statement, and **I**
239 means identifier.
240
241 Identifiers (**I**) start with a lowercase letter and can be followed by any
242 number (up to **BC_NAME_MAX-1**) of lowercase letters (**a-z**), digits
243 (**0-9**), and underscores (**\_**). The regex is **\[a-z\]\[a-z0-9\_\]\***.
244 Identifiers with more than one character (letter) are a
245 **non-portable extension**.
246
247 **ibase** is a global variable determining how to interpret constant numbers. It
248 is the "input" base, or the number base used for interpreting input numbers.
249 **ibase** is initially **10**. If the **-s** (**--standard**) and **-w**
250 (**--warn**) flags were not given on the command line, the max allowable value
251 for **ibase** is **36**. Otherwise, it is **16**. The min allowable value for
252 **ibase** is **2**. The max allowable value for **ibase** can be queried in
253 bc(1) programs with the **maxibase()** built-in function.
254
255 **obase** is a global variable determining how to output results. It is the
256 "output" base, or the number base used for outputting numbers. **obase** is
257 initially **10**. The max allowable value for **obase** is **BC_BASE_MAX** and
258 can be queried in bc(1) programs with the **maxobase()** built-in function. The
259 min allowable value for **obase** is **2**. Values are output in the specified
260 base.
261
262 The *scale* of an expression is the number of digits in the result of the
263 expression right of the decimal point, and **scale** is a global variable that
264 sets the precision of any operations, with exceptions. **scale** is initially
265 **0**. **scale** cannot be negative. The max allowable value for **scale** is
266 **BC_SCALE_MAX** and can be queried in bc(1) programs with the **maxscale()**
267 built-in function.
268
269 bc(1) has both *global* variables and *local* variables. All *local*
270 variables are local to the function; they are parameters or are introduced in
271 the **auto** list of a function (see the **FUNCTIONS** section). If a variable
272 is accessed which is not a parameter or in the **auto** list, it is assumed to
273 be *global*. If a parent function has a *local* variable version of a variable
274 that a child function considers *global*, the value of that *global* variable in
275 the child function is the value of the variable in the parent function, not the
276 value of the actual *global* variable.
277
278 All of the above applies to arrays as well.
279
280 The value of a statement that is an expression (i.e., any of the named
281 expressions or operands) is printed unless the lowest precedence operator is an
282 assignment operator *and* the expression is notsurrounded by parentheses.
283
284 The value that is printed is also assigned to the special variable **last**. A
285 single dot (**.**) may also be used as a synonym for **last**. These are
286 **non-portable extensions**.
287
288 Either semicolons or newlines may separate statements.
289
290 ## Comments
291
292 There are two kinds of comments:
293
294 1.      Block comments are enclosed in **/\*** and **\*/**.
295 2.      Line comments go from **#** until, and not including, the next newline. This
296         is a **non-portable extension**.
297
298 ## Named Expressions
299
300 The following are named expressions in bc(1):
301
302 1.      Variables: **I**
303 2.      Array Elements: **I[E]**
304 3.      **ibase**
305 4.      **obase**
306 5.      **scale**
307 6.      **last** or a single dot (**.**)
308
309 Number 6 is a **non-portable extension**.
310
311 Variables and arrays do not interfere; users can have arrays named the same as
312 variables. This also applies to functions (see the **FUNCTIONS** section), so a
313 user can have a variable, array, and function that all have the same name, and
314 they will not shadow each other, whether inside of functions or not.
315
316 Named expressions are required as the operand of **increment**/**decrement**
317 operators  and as the left side of **assignment** operators (see the *Operators*
318 subsection).
319
320 ## Operands
321
322 The following are valid operands in bc(1):
323
324 1.      Numbers (see the *Numbers* subsection below).
325 2.      Array indices (**I[E]**).
326 3.      **(E)**: The value of **E** (used to change precedence).
327 4.      **sqrt(E)**: The square root of **E**. **E** must be non-negative.
328 5.      **length(E)**: The number of significant decimal digits in **E**.
329 6.      **length(I[])**: The number of elements in the array **I**. This is a
330         **non-portable extension**.
331 7.      **scale(E)**: The *scale* of **E**.
332 8.      **abs(E)**: The absolute value of **E**. This is a **non-portable
333         extension**.
334 9.      **I()**, **I(E)**, **I(E, E)**, and so on, where **I** is an identifier for
335         a non-**void** function (see the *Void Functions* subsection of the
336         **FUNCTIONS** section). The **E** argument(s) may also be arrays of the form
337         **I[]**, which will automatically be turned into array references (see the
338         *Array References* subsection of the **FUNCTIONS** section) if the
339         corresponding parameter in the function definition is an array reference.
340 10.     **read()**: Reads a line from **stdin** and uses that as an expression. The
341         result of that expression is the result of the **read()** operand. This is a
342         **non-portable extension**.
343 11.     **maxibase()**: The max allowable **ibase**. This is a **non-portable
344         extension**.
345 12.     **maxobase()**: The max allowable **obase**. This is a **non-portable
346         extension**.
347 13.     **maxscale()**: The max allowable **scale**. This is a **non-portable
348         extension**.
349
350 ## Numbers
351
352 Numbers are strings made up of digits, uppercase letters, and at most **1**
353 period for a radix. Numbers can have up to **BC_NUM_MAX** digits. Uppercase
354 letters are equal to **9** + their position in the alphabet (i.e., **A** equals
355 **10**, or **9+1**). If a digit or letter makes no sense with the current value
356 of **ibase**, they are set to the value of the highest valid digit in **ibase**.
357
358 Single-character numbers (i.e., **A** alone) take the value that they would have
359 if they were valid digits, regardless of the value of **ibase**. This means that
360 **A** alone always equals decimal **10** and **Z** alone always equals decimal
361 **35**.
362
363 ## Operators
364
365 The following arithmetic and logical operators can be used. They are listed in
366 order of decreasing precedence. Operators in the same group have the same
367 precedence.
368
369 **++** **--**
370
371 :   Type: Prefix and Postfix
372
373     Associativity: None
374
375     Description: **increment**, **decrement**
376
377 **-** **!**
378
379 :   Type: Prefix
380
381     Associativity: None
382
383     Description: **negation**, **boolean not**
384
385 **\^**
386
387 :   Type: Binary
388
389     Associativity: Right
390
391     Description: **power**
392
393 **\*** **/** **%**
394
395 :   Type: Binary
396
397     Associativity: Left
398
399     Description: **multiply**, **divide**, **modulus**
400
401 **+** **-**
402
403 :   Type: Binary
404
405     Associativity: Left
406
407     Description: **add**, **subtract**
408
409 **=** **+=** **-=** **\*=** **/=** **%=** **\^=**
410
411 :   Type: Binary
412
413     Associativity: Right
414
415     Description: **assignment**
416
417 **==** **\<=** **\>=** **!=** **\<** **\>**
418
419 :   Type: Binary
420
421     Associativity: Left
422
423     Description: **relational**
424
425 **&&**
426
427 :   Type: Binary
428
429     Associativity: Left
430
431     Description: **boolean and**
432
433 **||**
434
435 :   Type: Binary
436
437     Associativity: Left
438
439     Description: **boolean or**
440
441 The operators will be described in more detail below.
442
443 **++** **--**
444
445 :   The prefix and postfix **increment** and **decrement** operators behave
446     exactly like they would in C. They require a named expression (see the
447     *Named Expressions* subsection) as an operand.
448
449     The prefix versions of these operators are more efficient; use them where
450     possible.
451
452 **-**
453
454 :   The **negation** operator returns **0** if a user attempts to negate any
455     expression with the value **0**. Otherwise, a copy of the expression with
456     its sign flipped is returned.
457
458 **!**
459
460 :   The **boolean not** operator returns **1** if the expression is **0**, or
461     **0** otherwise.
462
463     This is a **non-portable extension**.
464
465 **\^**
466
467 :   The **power** operator (not the **exclusive or** operator, as it would be in
468     C) takes two expressions and raises the first to the power of the value of
469     the second. The *scale* of the result is equal to **scale**.
470
471     The second expression must be an integer (no *scale*), and if it is
472     negative, the first value must be non-zero.
473
474 **\***
475
476 :   The **multiply** operator takes two expressions, multiplies them, and
477     returns the product. If **a** is the *scale* of the first expression and
478     **b** is the *scale* of the second expression, the *scale* of the result is
479     equal to **min(a+b,max(scale,a,b))** where **min()** and **max()** return
480     the obvious values.
481
482 **/**
483
484 :   The **divide** operator takes two expressions, divides them, and returns the
485     quotient. The *scale* of the result shall be the value of **scale**.
486
487     The second expression must be non-zero.
488
489 **%**
490
491 :   The **modulus** operator takes two expressions, **a** and **b**, and
492     evaluates them by 1) Computing **a/b** to current **scale** and 2) Using the
493     result of step 1 to calculate **a-(a/b)\*b** to *scale*
494     **max(scale+scale(b),scale(a))**.
495
496     The second expression must be non-zero.
497
498 **+**
499
500 :   The **add** operator takes two expressions, **a** and **b**, and returns the
501     sum, with a *scale* equal to the max of the *scale*s of **a** and **b**.
502
503 **-**
504
505 :   The **subtract** operator takes two expressions, **a** and **b**, and
506     returns the difference, with a *scale* equal to the max of the *scale*s of
507     **a** and **b**.
508
509 **=** **+=** **-=** **\*=** **/=** **%=** **\^=**
510
511 :   The **assignment** operators take two expressions, **a** and **b** where
512     **a** is a named expression (see the *Named Expressions* subsection).
513
514     For **=**, **b** is copied and the result is assigned to **a**. For all
515     others, **a** and **b** are applied as operands to the corresponding
516     arithmetic operator and the result is assigned to **a**.
517
518 **==** **\<=** **\>=** **!=** **\<** **\>**
519
520 :   The **relational** operators compare two expressions, **a** and **b**, and
521     if the relation holds, according to C language semantics, the result is
522     **1**. Otherwise, it is **0**.
523
524     Note that unlike in C, these operators have a lower precedence than the
525     **assignment** operators, which means that **a=b\>c** is interpreted as
526     **(a=b)\>c**.
527
528     Also, unlike the [standard][1] requires, these operators can appear anywhere
529     any other expressions can be used. This allowance is a
530     **non-portable extension**.
531
532 **&&**
533
534 :   The **boolean and** operator takes two expressions and returns **1** if both
535     expressions are non-zero, **0** otherwise.
536
537     This is *not* a short-circuit operator.
538
539     This is a **non-portable extension**.
540
541 **||**
542
543 :   The **boolean or** operator takes two expressions and returns **1** if one
544     of the expressions is non-zero, **0** otherwise.
545
546     This is *not* a short-circuit operator.
547
548     This is a **non-portable extension**.
549
550 ## Statements
551
552 The following items are statements:
553
554 1.      **E**
555 2.      **{** **S** **;** ... **;** **S** **}**
556 3.      **if** **(** **E** **)** **S**
557 4.      **if** **(** **E** **)** **S** **else** **S**
558 5.      **while** **(** **E** **)** **S**
559 6.      **for** **(** **E** **;** **E** **;** **E** **)** **S**
560 7.      An empty statement
561 8.      **break**
562 9.      **continue**
563 10.     **quit**
564 11.     **halt**
565 12.     **limits**
566 13.     A string of characters, enclosed in double quotes
567 14.     **print** **E** **,** ... **,** **E**
568 15.     **I()**, **I(E)**, **I(E, E)**, and so on, where **I** is an identifier for
569         a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
570         **FUNCTIONS** section). The **E** argument(s) may also be arrays of the form
571         **I[]**, which will automatically be turned into array references (see the
572         *Array References* subsection of the **FUNCTIONS** section) if the
573         corresponding parameter in the function definition is an array reference.
574
575 Numbers 4, 9, 11, 12, 14, and 15 are **non-portable extensions**.
576
577 Also, as a **non-portable extension**, any or all of the expressions in the
578 header of a for loop may be omitted. If the condition (second expression) is
579 omitted, it is assumed to be a constant **1**.
580
581 The **break** statement causes a loop to stop iterating and resume execution
582 immediately following a loop. This is only allowed in loops.
583
584 The **continue** statement causes a loop iteration to stop early and returns to
585 the start of the loop, including testing the loop condition. This is only
586 allowed in loops.
587
588 The **if** **else** statement does the same thing as in C.
589
590 The **quit** statement causes bc(1) to quit, even if it is on a branch that will
591 not be executed (it is a compile-time command).
592
593 The **halt** statement causes bc(1) to quit, if it is executed. (Unlike **quit**
594 if it is on a branch of an **if** statement that is not executed, bc(1) does not
595 quit.)
596
597 The **limits** statement prints the limits that this bc(1) is subject to. This
598 is like the **quit** statement in that it is a compile-time command.
599
600 An expression by itself is evaluated and printed, followed by a newline.
601
602 ## Print Statement
603
604 The "expressions" in a **print** statement may also be strings. If they are, there
605 are backslash escape sequences that are interpreted specially. What those
606 sequences are, and what they cause to be printed, are shown below:
607
608 -------- -------
609 **\\a**  **\\a**
610 **\\b**  **\\b**
611 **\\\\** **\\**
612 **\\e**  **\\**
613 **\\f**  **\\f**
614 **\\n**  **\\n**
615 **\\q**  **"**
616 **\\r**  **\\r**
617 **\\t**  **\\t**
618 -------- -------
619
620 Any other character following a backslash causes the backslash and character to
621 be printed as-is.
622
623 Any non-string expression in a print statement shall be assigned to **last**,
624 like any other expression that is printed.
625
626 ## Order of Evaluation
627
628 All expressions in a statment are evaluated left to right, except as necessary
629 to maintain order of operations. This means, for example, assuming that **i** is
630 equal to **0**, in the expression
631
632     a[i++] = i++
633
634 the first (or 0th) element of **a** is set to **1**, and **i** is equal to **2**
635 at the end of the expression.
636
637 This includes function arguments. Thus, assuming **i** is equal to **0**, this
638 means that in the expression
639
640     x(i++, i++)
641
642 the first argument passed to **x()** is **0**, and the second argument is **1**,
643 while **i** is equal to **2** before the function starts executing.
644
645 # FUNCTIONS
646
647 Function definitions are as follows:
648
649 ```
650 define I(I,...,I){
651         auto I,...,I
652         S;...;S
653         return(E)
654 }
655 ```
656
657 Any **I** in the parameter list or **auto** list may be replaced with **I[]** to
658 make a parameter or **auto** var an array, and any **I** in the parameter list
659 may be replaced with **\*I[]** to make a parameter an array reference. Callers
660 of functions that take array references should not put an asterisk in the call;
661 they must be called with just **I[]** like normal array parameters and will be
662 automatically converted into references.
663
664 As a **non-portable extension**, the opening brace of a **define** statement may
665 appear on the next line.
666
667 As a **non-portable extension**, the return statement may also be in one of the
668 following forms:
669
670 1.      **return**
671 2.      **return** **(** **)**
672 3.      **return** **E**
673
674 The first two, or not specifying a **return** statement, is equivalent to
675 **return (0)**, unless the function is a **void** function (see the *Void
676 Functions* subsection below).
677
678 ## Void Functions
679
680 Functions can also be **void** functions, defined as follows:
681
682 ```
683 define void I(I,...,I){
684         auto I,...,I
685         S;...;S
686         return
687 }
688 ```
689
690 They can only be used as standalone expressions, where such an expression would
691 be printed alone, except in a print statement.
692
693 Void functions can only use the first two **return** statements listed above.
694 They can also omit the return statement entirely.
695
696 The word "void" is not treated as a keyword; it is still possible to have
697 variables, arrays, and functions named **void**. The word "void" is only
698 treated specially right after the **define** keyword.
699
700 This is a **non-portable extension**.
701
702 ## Array References
703
704 For any array in the parameter list, if the array is declared in the form
705
706 ```
707 *I[]
708 ```
709
710 it is a **reference**. Any changes to the array in the function are reflected,
711 when the function returns, to the array that was passed in.
712
713 Other than this, all function arguments are passed by value.
714
715 This is a **non-portable extension**.
716
717 # LIBRARY
718
719 All of the functions below  are available when the **-l** or **--mathlib**
720 command-line flags are given.
721
722 ## Standard Library
723
724 The [standard][1] defines the following functions for the math library:
725
726 **s(x)**
727
728 :   Returns the sine of **x**, which is assumed to be in radians.
729
730     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
731     subsection below).
732
733 **c(x)**
734
735 :   Returns the cosine of **x**, which is assumed to be in radians.
736
737     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
738     subsection below).
739
740 **a(x)**
741
742 :   Returns the arctangent of **x**, in radians.
743
744     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
745     subsection below).
746
747 **l(x)**
748
749 :   Returns the natural logarithm of **x**.
750
751     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
752     subsection below).
753
754 **e(x)**
755
756 :   Returns the mathematical constant **e** raised to the power of **x**.
757
758     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
759     subsection below).
760
761 **j(x, n)**
762
763 :   Returns the bessel integer order **n** (truncated) of **x**.
764
765     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
766     subsection below).
767
768 ## Transcendental Functions
769
770 All transcendental functions can return slightly inaccurate results (up to 1
771 [ULP][4]). This is unavoidable, and [this article][5] explains why it is
772 impossible and unnecessary to calculate exact results for the transcendental
773 functions.
774
775 Because of the possible inaccuracy, I recommend that users call those functions
776 with the precision (**scale**) set to at least 1 higher than is necessary. If
777 exact results are *absolutely* required, users can double the precision
778 (**scale**) and then truncate.
779
780 The transcendental functions in the standard math library are:
781
782 * **s(x)**
783 * **c(x)**
784 * **a(x)**
785 * **l(x)**
786 * **e(x)**
787 * **j(x, n)**
788
789 # RESET
790
791 When bc(1) encounters an error or a signal that it has a non-default handler
792 for, it resets. This means that several things happen.
793
794 First, any functions that are executing are stopped and popped off the stack.
795 The behavior is not unlike that of exceptions in programming languages. Then
796 the execution point is set so that any code waiting to execute (after all
797 functions returned) is skipped.
798
799 Thus, when bc(1) resets, it skips any remaining code waiting to be executed.
800 Then, if it is interactive mode, and the error was not a fatal error (see the
801 **EXIT STATUS** section), it asks for more input; otherwise, it exits with the
802 appropriate return code.
803
804 Note that this reset behavior is different from the GNU bc(1), which attempts to
805 start executing the statement right after the one that caused an error.
806
807 # PERFORMANCE
808
809 Most bc(1) implementations use **char** types to calculate the value of **1**
810 decimal digit at a time, but that can be slow. This bc(1) does something
811 different.
812
813 It uses large integers to calculate more than **1** decimal digit at a time. If
814 built in a environment where **BC_LONG_BIT** (see the **LIMITS** section) is
815 **64**, then each integer has **9** decimal digits. If built in an environment
816 where **BC_LONG_BIT** is **32** then each integer has **4** decimal digits. This
817 value (the number of decimal digits per large integer) is called
818 **BC_BASE_DIGS**.
819
820 The actual values of **BC_LONG_BIT** and **BC_BASE_DIGS** can be queried with
821 the **limits** statement.
822
823 In addition, this bc(1) uses an even larger integer for overflow checking. This
824 integer type depends on the value of **BC_LONG_BIT**, but is always at least
825 twice as large as the integer type used to store digits.
826
827 # LIMITS
828
829 The following are the limits on bc(1):
830
831 **BC_LONG_BIT**
832
833 :   The number of bits in the **long** type in the environment where bc(1) was
834     built. This determines how many decimal digits can be stored in a single
835     large integer (see the **PERFORMANCE** section).
836
837 **BC_BASE_DIGS**
838
839 :   The number of decimal digits per large integer (see the **PERFORMANCE**
840     section). Depends on **BC_LONG_BIT**.
841
842 **BC_BASE_POW**
843
844 :   The max decimal number that each large integer can store (see
845     **BC_BASE_DIGS**) plus **1**. Depends on **BC_BASE_DIGS**.
846
847 **BC_OVERFLOW_MAX**
848
849 :   The max number that the overflow type (see the **PERFORMANCE** section) can
850     hold. Depends on **BC_LONG_BIT**.
851
852 **BC_BASE_MAX**
853
854 :   The maximum output base. Set at **BC_BASE_POW**.
855
856 **BC_DIM_MAX**
857
858 :   The maximum size of arrays. Set at **SIZE_MAX-1**.
859
860 **BC_SCALE_MAX**
861
862 :   The maximum **scale**. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
863
864 **BC_STRING_MAX**
865
866 :   The maximum length of strings. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
867
868 **BC_NAME_MAX**
869
870 :   The maximum length of identifiers. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
871
872 **BC_NUM_MAX**
873
874 :   The maximum length of a number (in decimal digits), which includes digits
875     after the decimal point. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
876
877 Exponent
878
879 :   The maximum allowable exponent (positive or negative). Set at
880     **BC_OVERFLOW_MAX**.
881
882 Number of vars
883
884 :   The maximum number of vars/arrays. Set at **SIZE_MAX-1**.
885
886 The actual values can be queried with the **limits** statement.
887
888 These limits are meant to be effectively non-existent; the limits are so large
889 (at least on 64-bit machines) that there should not be any point at which they
890 become a problem. In fact, memory should be exhausted before these limits should
891 be hit.
892
893 # ENVIRONMENT VARIABLES
894
895 bc(1) recognizes the following environment variables:
896
897 **POSIXLY_CORRECT**
898
899 :   If this variable exists (no matter the contents), bc(1) behaves as if
900     the **-s** option was given.
901
902 **BC_ENV_ARGS**
903
904 :   This is another way to give command-line arguments to bc(1). They should be
905     in the same format as all other command-line arguments. These are always
906     processed first, so any files given in **BC_ENV_ARGS** will be processed
907     before arguments and files given on the command-line. This gives the user
908     the ability to set up "standard" options and files to be used at every
909     invocation. The most useful thing for such files to contain would be useful
910     functions that the user might want every time bc(1) runs.
911
912     The code that parses **BC_ENV_ARGS** will correctly handle quoted arguments,
913     but it does not understand escape sequences. For example, the string
914     **"/home/gavin/some bc file.bc"** will be correctly parsed, but the string
915     **"/home/gavin/some \"bc\" file.bc"** will include the backslashes.
916
917     The quote parsing will handle either kind of quotes, **'** or **"**. Thus,
918     if you have a file with any number of single quotes in the name, you can use
919     double quotes as the outside quotes, as in **"some 'bc' file.bc"**, and vice
920     versa if you have a file with double quotes. However, handling a file with
921     both kinds of quotes in **BC_ENV_ARGS** is not supported due to the
922     complexity of the parsing, though such files are still supported on the
923     command-line where the parsing is done by the shell.
924
925 **BC_LINE_LENGTH**
926
927 :   If this environment variable exists and contains an integer that is greater
928     than **1** and is less than **UINT16_MAX** (**2\^16-1**), bc(1) will output
929     lines to that length, including the backslash (**\\**). The default line
930     length is **70**.
931
932 # EXIT STATUS
933
934 bc(1) returns the following exit statuses:
935
936 **0**
937
938 :   No error.
939
940 **1**
941
942 :   A math error occurred. This follows standard practice of using **1** for
943     expected errors, since math errors will happen in the process of normal
944     execution.
945
946     Math errors include divide by **0**, taking the square root of a negative
947     number, attempting to convert a negative number to a hardware integer,
948     overflow when converting a number to a hardware integer, and attempting to
949     use a non-integer where an integer is required.
950
951     Converting to a hardware integer happens for the second operand of the power
952     (**\^**) operator and the corresponding assignment operator.
953
954 **2**
955
956 :   A parse error occurred.
957
958     Parse errors include unexpected **EOF**, using an invalid character, failing
959     to find the end of a string or comment, using a token where it is invalid,
960     giving an invalid expression, giving an invalid print statement, giving an
961     invalid function definition, attempting to assign to an expression that is
962     not a named expression (see the *Named Expressions* subsection of the
963     **SYNTAX** section), giving an invalid **auto** list, having a duplicate
964     **auto**/function parameter, failing to find the end of a code block,
965     attempting to return a value from a **void** function, attempting to use a
966     variable as a reference, and using any extensions when the option **-s** or
967     any equivalents were given.
968
969 **3**
970
971 :   A runtime error occurred.
972
973     Runtime errors include assigning an invalid number to **ibase**, **obase**,
974     or **scale**; give a bad expression to a **read()** call, calling **read()**
975     inside of a **read()** call, type errors, passing the wrong number of
976     arguments to functions, attempting to call an undefined function, and
977     attempting to use a **void** function call as a value in an expression.
978
979 **4**
980
981 :   A fatal error occurred.
982
983     Fatal errors include memory allocation errors, I/O errors, failing to open
984     files, attempting to use files that do not have only ASCII characters (bc(1)
985     only accepts ASCII characters), attempting to open a directory as a file,
986     and giving invalid command-line options.
987
988 The exit status **4** is special; when a fatal error occurs, bc(1) always exits
989 and returns **4**, no matter what mode bc(1) is in.
990
991 The other statuses will only be returned when bc(1) is not in interactive mode
992 (see the **INTERACTIVE MODE** section), since bc(1) resets its state (see the
993 **RESET** section) and accepts more input when one of those errors occurs in
994 interactive mode. This is also the case when interactive mode is forced by the
995 **-i** flag or **--interactive** option.
996
997 These exit statuses allow bc(1) to be used in shell scripting with error
998 checking, and its normal behavior can be forced by using the **-i** flag or
999 **--interactive** option.
1000
1001 # INTERACTIVE MODE
1002
1003 Per the [standard][1], bc(1) has an interactive mode and a non-interactive mode.
1004 Interactive mode is turned on automatically when both **stdin** and **stdout**
1005 are hooked to a terminal, but the **-i** flag and **--interactive** option can
1006 turn it on in other cases.
1007
1008 In interactive mode, bc(1) attempts to recover from errors (see the **RESET**
1009 section), and in normal execution, flushes **stdout** as soon as execution is
1010 done for the current input.
1011
1012 # TTY MODE
1013
1014 If **stdin**, **stdout**, and **stderr** are all connected to a TTY, bc(1) turns
1015 on "TTY mode."
1016
1017 TTY mode is required for history to be enabled (see the **COMMAND LINE HISTORY**
1018 section). It is also required to enable special handling for **SIGINT** signals.
1019
1020 The prompt is enabled in TTY mode.
1021
1022 TTY mode is different from interactive mode because interactive mode is required
1023 in the [bc(1) specification][1], and interactive mode requires only **stdin**
1024 and **stdout** to be connected to a terminal.
1025
1026 # SIGNAL HANDLING
1027
1028 Sending a **SIGINT** will cause bc(1) to stop execution of the current input. If
1029 bc(1) is in TTY mode (see the **TTY MODE** section), it will reset (see the
1030 **RESET** section). Otherwise, it will clean up and exit.
1031
1032 Note that "current input" can mean one of two things. If bc(1) is processing
1033 input from **stdin** in TTY mode, it will ask for more input. If bc(1) is
1034 processing input from a file in TTY mode, it will stop processing the file and
1035 start processing the next file, if one exists, or ask for input from **stdin**
1036 if no other file exists.
1037
1038 This means that if a **SIGINT** is sent to bc(1) as it is executing a file, it
1039 can seem as though bc(1) did not respond to the signal since it will immediately
1040 start executing the next file. This is by design; most files that users execute
1041 when interacting with bc(1) have function definitions, which are quick to parse.
1042 If a file takes a long time to execute, there may be a bug in that file. The
1043 rest of the files could still be executed without problem, allowing the user to
1044 continue.
1045
1046 **SIGTERM** and **SIGQUIT** cause bc(1) to clean up and exit, and it uses the
1047 default handler for all other signals. The one exception is **SIGHUP**; in that
1048 case, when bc(1) is in TTY mode, a **SIGHUP** will cause bc(1) to clean up and
1049 exit.
1050
1051 # COMMAND LINE HISTORY
1052
1053 bc(1) supports interactive command-line editing. If bc(1) is in TTY mode (see
1054 the **TTY MODE** section), history is enabled. Previous lines can be recalled
1055 and edited with the arrow keys.
1056
1057 **Note**: tabs are converted to 8 spaces.
1058
1059 # SEE ALSO
1060
1061 dc(1)
1062
1063 # STANDARDS
1064
1065 bc(1) is compliant with the [IEEE Std 1003.1-2017 (“POSIX.1-2017”)][1]
1066 specification. The flags **-efghiqsvVw**, all long options, and the extensions
1067 noted above are extensions to that specification.
1068
1069 Note that the specification explicitly says that bc(1) only accepts numbers that
1070 use a period (**.**) as a radix point, regardless of the value of
1071 **LC_NUMERIC**.
1072
1073 # BUGS
1074
1075 None are known. Report bugs at https://git.yzena.com/gavin/bc.
1076
1077 # AUTHORS
1078
1079 Gavin D. Howard <gavin@yzena.com> and contributors.
1080
1081 [1]: https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/utilities/bc.html
1082 [2]: https://www.gnu.org/software/bc/
1083 [3]: https://en.wikipedia.org/wiki/Rounding#Round_half_away_from_zero
1084 [4]: https://en.wikipedia.org/wiki/Unit_in_the_last_place
1085 [5]: https://people.eecs.berkeley.edu/~wkahan/LOG10HAF.TXT
1086 [6]: https://en.wikipedia.org/wiki/Rounding#Rounding_away_from_zero