]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/bc/manuals/bc/EP.1.md
bc: Vendor import new version 3.3.3
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / bc / manuals / bc / EP.1.md
1 <!---
2
3 SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
4
5 Copyright (c) 2018-2021 Gavin D. Howard and contributors.
6
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9
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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*...] [*file*...]
38
39 # DESCRIPTION
40
41 bc(1) is an interactive processor for a language first standardized in 1991 by
42 POSIX. (The current standard is [here][1].) The language provides unlimited
43 precision decimal arithmetic and is somewhat C-like, but there are differences.
44 Such differences will be noted in this document.
45
46 After parsing and handling options, this bc(1) reads any files given on the
47 command line and executes them before reading from **stdin**.
48
49 This bc(1) is a drop-in replacement for *any* bc(1), including (and
50 especially) the GNU bc(1).
51
52 # OPTIONS
53
54 The following are the options that bc(1) accepts.
55
56 **-g**, **-\-global-stacks**
57
58     Turns the globals **ibase**, **obase**, and **scale** into stacks.
59
60     This has the effect that a copy of the current value of all three are pushed
61     onto a stack for every function call, as well as popped when every function
62     returns. This means that functions can assign to any and all of those
63     globals without worrying that the change will affect other functions.
64     Thus, a hypothetical function named **output(x,b)** that simply printed
65     **x** in base **b** could be written like this:
66
67         define void output(x, b) {
68             obase=b
69             x
70         }
71
72     instead of like this:
73
74         define void output(x, b) {
75             auto c
76             c=obase
77             obase=b
78             x
79             obase=c
80         }
81
82     This makes writing functions much easier.
83
84     However, since using this flag means that functions cannot set **ibase**,
85     **obase**, or **scale** globally, functions that are made to do so cannot
86     work anymore. There are two possible use cases for that, and each has a
87     solution.
88
89     First, if a function is called on startup to turn bc(1) into a number
90     converter, it is possible to replace that capability with various shell
91     aliases. Examples:
92
93         alias d2o="bc -e ibase=A -e obase=8"
94         alias h2b="bc -e ibase=G -e obase=2"
95
96     Second, if the purpose of a function is to set **ibase**, **obase**, or
97     **scale** globally for any other purpose, it could be split into one to
98     three functions (based on how many globals it sets) and each of those
99     functions could return the desired value for a global.
100
101     If the behavior of this option is desired for every run of bc(1), then users
102     could make sure to define **BC_ENV_ARGS** and include this option (see the
103     **ENVIRONMENT VARIABLES** section for more details).
104
105     If **-s**, **-w**, or any equivalents are used, this option is ignored.
106
107     This is a **non-portable extension**.
108
109 **-h**, **-\-help**
110
111 :   Prints a usage message and quits.
112
113 **-i**, **-\-interactive**
114
115 :   Forces interactive mode. (See the **INTERACTIVE MODE** section.)
116
117     This is a **non-portable extension**.
118
119 **-l**, **-\-mathlib**
120
121 :   Sets **scale** (see the **SYNTAX** section) to **20** and loads the included
122     math library before running any code, including any expressions or files
123     specified on the command line.
124
125     To learn what is in the library, see the **LIBRARY** section.
126
127 **-P**, **-\-no-prompt**
128
129 :   This option is a no-op.
130
131     This is a **non-portable extension**.
132
133 **-q**, **-\-quiet**
134
135 :   This option is for compatibility with the [GNU bc(1)][2]; it is a no-op.
136     Without this option, GNU bc(1) prints a copyright header. This bc(1) only
137     prints the copyright header if one or more of the **-v**, **-V**, or
138     **-\-version** options are given.
139
140     This is a **non-portable extension**.
141
142 **-s**, **-\-standard**
143
144 :   Process exactly the language defined by the [standard][1] and error if any
145     extensions are used.
146
147     This is a **non-portable extension**.
148
149 **-v**, **-V**, **-\-version**
150
151 :   Print the version information (copyright header) and exit.
152
153     This is a **non-portable extension**.
154
155 **-w**, **-\-warn**
156
157 :   Like **-s** and **-\-standard**, except that warnings (and not errors) are
158     printed for non-standard extensions and execution continues normally.
159
160     This is a **non-portable extension**.
161
162 **-e** *expr*, **-\-expression**=*expr*
163
164 :   Evaluates *expr*. If multiple expressions are given, they are evaluated in
165     order. If files are given as well (see below), the expressions and files are
166     evaluated in the order given. This means that if a file is given before an
167     expression, the file is read in and evaluated first.
168
169     If this option is given on the command-line (i.e., not in **BC_ENV_ARGS**,
170     see the **ENVIRONMENT VARIABLES** section), then after processing all
171     expressions and files, bc(1) will exit, unless **-** (**stdin**) was given
172     as an argument at least once to **-f** or **-\-file**, whether on the
173     command-line or in **BC_ENV_ARGS**. However, if any other **-e**,
174     **-\-expression**, **-f**, or **-\-file** arguments are given after **-f-**
175     or equivalent is given, bc(1) will give a fatal error and exit.
176
177     This is a **non-portable extension**.
178
179 **-f** *file*, **-\-file**=*file*
180
181 :   Reads in *file* and evaluates it, line by line, as though it were read
182     through **stdin**. If expressions are also given (see above), the
183     expressions are evaluated in the order given.
184
185     If this option is given on the command-line (i.e., not in **BC_ENV_ARGS**,
186     see the **ENVIRONMENT VARIABLES** section), then after processing all
187     expressions and files, bc(1) will exit, unless **-** (**stdin**) was given
188     as an argument at least once to **-f** or **-\-file**. However, if any other
189     **-e**, **-\-expression**, **-f**, or **-\-file** arguments are given after
190     **-f-** or equivalent is given, bc(1) will give a fatal error and exit.
191
192     This is a **non-portable extension**.
193
194 All long options are **non-portable extensions**.
195
196 # STDOUT
197
198 Any non-error output is written to **stdout**. In addition, if history (see the
199 **HISTORY** section) and the prompt (see the **TTY MODE** section) are enabled,
200 both are output to **stdout**.
201
202 **Note**: Unlike other bc(1) implementations, this bc(1) will issue a fatal
203 error (see the **EXIT STATUS** section) if it cannot write to **stdout**, so if
204 **stdout** is closed, as in **bc <file> >&-**, it will quit with an error. This
205 is done so that bc(1) can report problems when **stdout** is redirected to a
206 file.
207
208 If there are scripts that depend on the behavior of other bc(1) implementations,
209 it is recommended that those scripts be changed to redirect **stdout** to
210 **/dev/null**.
211
212 # STDERR
213
214 Any error output is written to **stderr**.
215
216 **Note**: Unlike other bc(1) implementations, this bc(1) will issue a fatal
217 error (see the **EXIT STATUS** section) if it cannot write to **stderr**, so if
218 **stderr** is closed, as in **bc <file> 2>&-**, it will quit with an error. This
219 is done so that bc(1) can exit with an error code when **stderr** is redirected
220 to a file.
221
222 If there are scripts that depend on the behavior of other bc(1) implementations,
223 it is recommended that those scripts be changed to redirect **stderr** to
224 **/dev/null**.
225
226 # SYNTAX
227
228 The syntax for bc(1) programs is mostly C-like, with some differences. This
229 bc(1) follows the [POSIX standard][1], which is a much more thorough resource
230 for the language this bc(1) accepts. This section is meant to be a summary and a
231 listing of all the extensions to the standard.
232
233 In the sections below, **E** means expression, **S** means statement, and **I**
234 means identifier.
235
236 Identifiers (**I**) start with a lowercase letter and can be followed by any
237 number (up to **BC_NAME_MAX-1**) of lowercase letters (**a-z**), digits
238 (**0-9**), and underscores (**\_**). The regex is **\[a-z\]\[a-z0-9\_\]\***.
239 Identifiers with more than one character (letter) are a
240 **non-portable extension**.
241
242 **ibase** is a global variable determining how to interpret constant numbers. It
243 is the "input" base, or the number base used for interpreting input numbers.
244 **ibase** is initially **10**. If the **-s** (**-\-standard**) and **-w**
245 (**-\-warn**) flags were not given on the command line, the max allowable value
246 for **ibase** is **36**. Otherwise, it is **16**. The min allowable value for
247 **ibase** is **2**. The max allowable value for **ibase** can be queried in
248 bc(1) programs with the **maxibase()** built-in function.
249
250 **obase** is a global variable determining how to output results. It is the
251 "output" base, or the number base used for outputting numbers. **obase** is
252 initially **10**. The max allowable value for **obase** is **BC_BASE_MAX** and
253 can be queried in bc(1) programs with the **maxobase()** built-in function. The
254 min allowable value for **obase** is **2**. Values are output in the specified
255 base.
256
257 The *scale* of an expression is the number of digits in the result of the
258 expression right of the decimal point, and **scale** is a global variable that
259 sets the precision of any operations, with exceptions. **scale** is initially
260 **0**. **scale** cannot be negative. The max allowable value for **scale** is
261 **BC_SCALE_MAX** and can be queried in bc(1) programs with the **maxscale()**
262 built-in function.
263
264 bc(1) has both *global* variables and *local* variables. All *local*
265 variables are local to the function; they are parameters or are introduced in
266 the **auto** list of a function (see the **FUNCTIONS** section). If a variable
267 is accessed which is not a parameter or in the **auto** list, it is assumed to
268 be *global*. If a parent function has a *local* variable version of a variable
269 that a child function considers *global*, the value of that *global* variable in
270 the child function is the value of the variable in the parent function, not the
271 value of the actual *global* variable.
272
273 All of the above applies to arrays as well.
274
275 The value of a statement that is an expression (i.e., any of the named
276 expressions or operands) is printed unless the lowest precedence operator is an
277 assignment operator *and* the expression is notsurrounded by parentheses.
278
279 The value that is printed is also assigned to the special variable **last**. A
280 single dot (**.**) may also be used as a synonym for **last**. These are
281 **non-portable extensions**.
282
283 Either semicolons or newlines may separate statements.
284
285 ## Comments
286
287 There are two kinds of comments:
288
289 1.      Block comments are enclosed in **/\*** and **\*/**.
290 2.      Line comments go from **#** until, and not including, the next newline. This
291         is a **non-portable extension**.
292
293 ## Named Expressions
294
295 The following are named expressions in bc(1):
296
297 1.      Variables: **I**
298 2.      Array Elements: **I[E]**
299 3.      **ibase**
300 4.      **obase**
301 5.      **scale**
302 6.      **last** or a single dot (**.**)
303
304 Number 6 is a **non-portable extension**.
305
306 Variables and arrays do not interfere; users can have arrays named the same as
307 variables. This also applies to functions (see the **FUNCTIONS** section), so a
308 user can have a variable, array, and function that all have the same name, and
309 they will not shadow each other, whether inside of functions or not.
310
311 Named expressions are required as the operand of **increment**/**decrement**
312 operators  and as the left side of **assignment** operators (see the *Operators*
313 subsection).
314
315 ## Operands
316
317 The following are valid operands in bc(1):
318
319 1.      Numbers (see the *Numbers* subsection below).
320 2.      Array indices (**I[E]**).
321 3.      **(E)**: The value of **E** (used to change precedence).
322 4.      **sqrt(E)**: The square root of **E**. **E** must be non-negative.
323 5.      **length(E)**: The number of significant decimal digits in **E**.
324 6.      **length(I[])**: The number of elements in the array **I**. This is a
325         **non-portable extension**.
326 7.      **scale(E)**: The *scale* of **E**.
327 8.      **abs(E)**: The absolute value of **E**. This is a **non-portable
328         extension**.
329 9.      **I()**, **I(E)**, **I(E, E)**, and so on, where **I** is an identifier for
330         a non-**void** function (see the *Void Functions* subsection of the
331         **FUNCTIONS** section). The **E** argument(s) may also be arrays of the form
332         **I[]**, which will automatically be turned into array references (see the
333         *Array References* subsection of the **FUNCTIONS** section) if the
334         corresponding parameter in the function definition is an array reference.
335 10.     **read()**: Reads a line from **stdin** and uses that as an expression. The
336         result of that expression is the result of the **read()** operand. This is a
337         **non-portable extension**.
338 11.     **maxibase()**: The max allowable **ibase**. This is a **non-portable
339         extension**.
340 12.     **maxobase()**: The max allowable **obase**. This is a **non-portable
341         extension**.
342 13.     **maxscale()**: The max allowable **scale**. This is a **non-portable
343         extension**.
344
345 ## Numbers
346
347 Numbers are strings made up of digits, uppercase letters, and at most **1**
348 period for a radix. Numbers can have up to **BC_NUM_MAX** digits. Uppercase
349 letters are equal to **9** + their position in the alphabet (i.e., **A** equals
350 **10**, or **9+1**). If a digit or letter makes no sense with the current value
351 of **ibase**, they are set to the value of the highest valid digit in **ibase**.
352
353 Single-character numbers (i.e., **A** alone) take the value that they would have
354 if they were valid digits, regardless of the value of **ibase**. This means that
355 **A** alone always equals decimal **10** and **Z** alone always equals decimal
356 **35**.
357
358 ## Operators
359
360 The following arithmetic and logical operators can be used. They are listed in
361 order of decreasing precedence. Operators in the same group have the same
362 precedence.
363
364 **++** **-\-**
365
366 :   Type: Prefix and Postfix
367
368     Associativity: None
369
370     Description: **increment**, **decrement**
371
372 **-** **!**
373
374 :   Type: Prefix
375
376     Associativity: None
377
378     Description: **negation**, **boolean not**
379
380 **\^**
381
382 :   Type: Binary
383
384     Associativity: Right
385
386     Description: **power**
387
388 **\*** **/** **%**
389
390 :   Type: Binary
391
392     Associativity: Left
393
394     Description: **multiply**, **divide**, **modulus**
395
396 **+** **-**
397
398 :   Type: Binary
399
400     Associativity: Left
401
402     Description: **add**, **subtract**
403
404 **=** **+=** **-=** **\*=** **/=** **%=** **\^=**
405
406 :   Type: Binary
407
408     Associativity: Right
409
410     Description: **assignment**
411
412 **==** **\<=** **\>=** **!=** **\<** **\>**
413
414 :   Type: Binary
415
416     Associativity: Left
417
418     Description: **relational**
419
420 **&&**
421
422 :   Type: Binary
423
424     Associativity: Left
425
426     Description: **boolean and**
427
428 **||**
429
430 :   Type: Binary
431
432     Associativity: Left
433
434     Description: **boolean or**
435
436 The operators will be described in more detail below.
437
438 **++** **-\-**
439
440 :   The prefix and postfix **increment** and **decrement** operators behave
441     exactly like they would in C. They require a named expression (see the
442     *Named Expressions* subsection) as an operand.
443
444     The prefix versions of these operators are more efficient; use them where
445     possible.
446
447 **-**
448
449 :   The **negation** operator returns **0** if a user attempts to negate any
450     expression with the value **0**. Otherwise, a copy of the expression with
451     its sign flipped is returned.
452
453 **!**
454
455 :   The **boolean not** operator returns **1** if the expression is **0**, or
456     **0** otherwise.
457
458     This is a **non-portable extension**.
459
460 **\^**
461
462 :   The **power** operator (not the **exclusive or** operator, as it would be in
463     C) takes two expressions and raises the first to the power of the value of
464     the second. The *scale* of the result is equal to **scale**.
465
466     The second expression must be an integer (no *scale*), and if it is
467     negative, the first value must be non-zero.
468
469 **\***
470
471 :   The **multiply** operator takes two expressions, multiplies them, and
472     returns the product. If **a** is the *scale* of the first expression and
473     **b** is the *scale* of the second expression, the *scale* of the result is
474     equal to **min(a+b,max(scale,a,b))** where **min()** and **max()** return
475     the obvious values.
476
477 **/**
478
479 :   The **divide** operator takes two expressions, divides them, and returns the
480     quotient. The *scale* of the result shall be the value of **scale**.
481
482     The second expression must be non-zero.
483
484 **%**
485
486 :   The **modulus** operator takes two expressions, **a** and **b**, and
487     evaluates them by 1) Computing **a/b** to current **scale** and 2) Using the
488     result of step 1 to calculate **a-(a/b)\*b** to *scale*
489     **max(scale+scale(b),scale(a))**.
490
491     The second expression must be non-zero.
492
493 **+**
494
495 :   The **add** operator takes two expressions, **a** and **b**, and returns the
496     sum, with a *scale* equal to the max of the *scale*s of **a** and **b**.
497
498 **-**
499
500 :   The **subtract** operator takes two expressions, **a** and **b**, and
501     returns the difference, with a *scale* equal to the max of the *scale*s of
502     **a** and **b**.
503
504 **=** **+=** **-=** **\*=** **/=** **%=** **\^=**
505
506 :   The **assignment** operators take two expressions, **a** and **b** where
507     **a** is a named expression (see the *Named Expressions* subsection).
508
509     For **=**, **b** is copied and the result is assigned to **a**. For all
510     others, **a** and **b** are applied as operands to the corresponding
511     arithmetic operator and the result is assigned to **a**.
512
513 **==** **\<=** **\>=** **!=** **\<** **\>**
514
515 :   The **relational** operators compare two expressions, **a** and **b**, and
516     if the relation holds, according to C language semantics, the result is
517     **1**. Otherwise, it is **0**.
518
519     Note that unlike in C, these operators have a lower precedence than the
520     **assignment** operators, which means that **a=b\>c** is interpreted as
521     **(a=b)\>c**.
522
523     Also, unlike the [standard][1] requires, these operators can appear anywhere
524     any other expressions can be used. This allowance is a
525     **non-portable extension**.
526
527 **&&**
528
529 :   The **boolean and** operator takes two expressions and returns **1** if both
530     expressions are non-zero, **0** otherwise.
531
532     This is *not* a short-circuit operator.
533
534     This is a **non-portable extension**.
535
536 **||**
537
538 :   The **boolean or** operator takes two expressions and returns **1** if one
539     of the expressions is non-zero, **0** otherwise.
540
541     This is *not* a short-circuit operator.
542
543     This is a **non-portable extension**.
544
545 ## Statements
546
547 The following items are statements:
548
549 1.      **E**
550 2.      **{** **S** **;** ... **;** **S** **}**
551 3.      **if** **(** **E** **)** **S**
552 4.      **if** **(** **E** **)** **S** **else** **S**
553 5.      **while** **(** **E** **)** **S**
554 6.      **for** **(** **E** **;** **E** **;** **E** **)** **S**
555 7.      An empty statement
556 8.      **break**
557 9.      **continue**
558 10.     **quit**
559 11.     **halt**
560 12.     **limits**
561 13.     A string of characters, enclosed in double quotes
562 14.     **print** **E** **,** ... **,** **E**
563 15.     **I()**, **I(E)**, **I(E, E)**, and so on, where **I** is an identifier for
564         a **void** function (see the *Void Functions* subsection of the
565         **FUNCTIONS** section). The **E** argument(s) may also be arrays of the form
566         **I[]**, which will automatically be turned into array references (see the
567         *Array References* subsection of the **FUNCTIONS** section) if the
568         corresponding parameter in the function definition is an array reference.
569
570 Numbers 4, 9, 11, 12, 14, and 15 are **non-portable extensions**.
571
572 Also, as a **non-portable extension**, any or all of the expressions in the
573 header of a for loop may be omitted. If the condition (second expression) is
574 omitted, it is assumed to be a constant **1**.
575
576 The **break** statement causes a loop to stop iterating and resume execution
577 immediately following a loop. This is only allowed in loops.
578
579 The **continue** statement causes a loop iteration to stop early and returns to
580 the start of the loop, including testing the loop condition. This is only
581 allowed in loops.
582
583 The **if** **else** statement does the same thing as in C.
584
585 The **quit** statement causes bc(1) to quit, even if it is on a branch that will
586 not be executed (it is a compile-time command).
587
588 The **halt** statement causes bc(1) to quit, if it is executed. (Unlike **quit**
589 if it is on a branch of an **if** statement that is not executed, bc(1) does not
590 quit.)
591
592 The **limits** statement prints the limits that this bc(1) is subject to. This
593 is like the **quit** statement in that it is a compile-time command.
594
595 An expression by itself is evaluated and printed, followed by a newline.
596
597 ## Print Statement
598
599 The "expressions" in a **print** statement may also be strings. If they are, there
600 are backslash escape sequences that are interpreted specially. What those
601 sequences are, and what they cause to be printed, are shown below:
602
603 -------- -------
604 **\\a**  **\\a**
605 **\\b**  **\\b**
606 **\\\\** **\\**
607 **\\e**  **\\**
608 **\\f**  **\\f**
609 **\\n**  **\\n**
610 **\\q**  **"**
611 **\\r**  **\\r**
612 **\\t**  **\\t**
613 -------- -------
614
615 Any other character following a backslash causes the backslash and character to
616 be printed as-is.
617
618 Any non-string expression in a print statement shall be assigned to **last**,
619 like any other expression that is printed.
620
621 ## Order of Evaluation
622
623 All expressions in a statment are evaluated left to right, except as necessary
624 to maintain order of operations. This means, for example, assuming that **i** is
625 equal to **0**, in the expression
626
627     a[i++] = i++
628
629 the first (or 0th) element of **a** is set to **1**, and **i** is equal to **2**
630 at the end of the expression.
631
632 This includes function arguments. Thus, assuming **i** is equal to **0**, this
633 means that in the expression
634
635     x(i++, i++)
636
637 the first argument passed to **x()** is **0**, and the second argument is **1**,
638 while **i** is equal to **2** before the function starts executing.
639
640 # FUNCTIONS
641
642 Function definitions are as follows:
643
644 ```
645 define I(I,...,I){
646         auto I,...,I
647         S;...;S
648         return(E)
649 }
650 ```
651
652 Any **I** in the parameter list or **auto** list may be replaced with **I[]** to
653 make a parameter or **auto** var an array, and any **I** in the parameter list
654 may be replaced with **\*I[]** to make a parameter an array reference. Callers
655 of functions that take array references should not put an asterisk in the call;
656 they must be called with just **I[]** like normal array parameters and will be
657 automatically converted into references.
658
659 As a **non-portable extension**, the opening brace of a **define** statement may
660 appear on the next line.
661
662 As a **non-portable extension**, the return statement may also be in one of the
663 following forms:
664
665 1.      **return**
666 2.      **return** **(** **)**
667 3.      **return** **E**
668
669 The first two, or not specifying a **return** statement, is equivalent to
670 **return (0)**, unless the function is a **void** function (see the *Void
671 Functions* subsection below).
672
673 ## Void Functions
674
675 Functions can also be **void** functions, defined as follows:
676
677 ```
678 define void I(I,...,I){
679         auto I,...,I
680         S;...;S
681         return
682 }
683 ```
684
685 They can only be used as standalone expressions, where such an expression would
686 be printed alone, except in a print statement.
687
688 Void functions can only use the first two **return** statements listed above.
689 They can also omit the return statement entirely.
690
691 The word "void" is not treated as a keyword; it is still possible to have
692 variables, arrays, and functions named **void**. The word "void" is only
693 treated specially right after the **define** keyword.
694
695 This is a **non-portable extension**.
696
697 ## Array References
698
699 For any array in the parameter list, if the array is declared in the form
700
701 ```
702 *I[]
703 ```
704
705 it is a **reference**. Any changes to the array in the function are reflected,
706 when the function returns, to the array that was passed in.
707
708 Other than this, all function arguments are passed by value.
709
710 This is a **non-portable extension**.
711
712 # LIBRARY
713
714 All of the functions below  are available when the **-l** or **-\-mathlib**
715 command-line flags are given.
716
717 ## Standard Library
718
719 The [standard][1] defines the following functions for the math library:
720
721 **s(x)**
722
723 :   Returns the sine of **x**, which is assumed to be in radians.
724
725     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
726     subsection below).
727
728 **c(x)**
729
730 :   Returns the cosine of **x**, which is assumed to be in radians.
731
732     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
733     subsection below).
734
735 **a(x)**
736
737 :   Returns the arctangent of **x**, in radians.
738
739     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
740     subsection below).
741
742 **l(x)**
743
744 :   Returns the natural logarithm of **x**.
745
746     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
747     subsection below).
748
749 **e(x)**
750
751 :   Returns the mathematical constant **e** raised to the power of **x**.
752
753     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
754     subsection below).
755
756 **j(x, n)**
757
758 :   Returns the bessel integer order **n** (truncated) of **x**.
759
760     This is a transcendental function (see the *Transcendental Functions*
761     subsection below).
762
763 ## Transcendental Functions
764
765 All transcendental functions can return slightly inaccurate results (up to 1
766 [ULP][4]). This is unavoidable, and [this article][5] explains why it is
767 impossible and unnecessary to calculate exact results for the transcendental
768 functions.
769
770 Because of the possible inaccuracy, I recommend that users call those functions
771 with the precision (**scale**) set to at least 1 higher than is necessary. If
772 exact results are *absolutely* required, users can double the precision
773 (**scale**) and then truncate.
774
775 The transcendental functions in the standard math library are:
776
777 * **s(x)**
778 * **c(x)**
779 * **a(x)**
780 * **l(x)**
781 * **e(x)**
782 * **j(x, n)**
783
784 # RESET
785
786 When bc(1) encounters an error or a signal that it has a non-default handler
787 for, it resets. This means that several things happen.
788
789 First, any functions that are executing are stopped and popped off the stack.
790 The behavior is not unlike that of exceptions in programming languages. Then
791 the execution point is set so that any code waiting to execute (after all
792 functions returned) is skipped.
793
794 Thus, when bc(1) resets, it skips any remaining code waiting to be executed.
795 Then, if it is interactive mode, and the error was not a fatal error (see the
796 **EXIT STATUS** section), it asks for more input; otherwise, it exits with the
797 appropriate return code.
798
799 Note that this reset behavior is different from the GNU bc(1), which attempts to
800 start executing the statement right after the one that caused an error.
801
802 # PERFORMANCE
803
804 Most bc(1) implementations use **char** types to calculate the value of **1**
805 decimal digit at a time, but that can be slow. This bc(1) does something
806 different.
807
808 It uses large integers to calculate more than **1** decimal digit at a time. If
809 built in a environment where **BC_LONG_BIT** (see the **LIMITS** section) is
810 **64**, then each integer has **9** decimal digits. If built in an environment
811 where **BC_LONG_BIT** is **32** then each integer has **4** decimal digits. This
812 value (the number of decimal digits per large integer) is called
813 **BC_BASE_DIGS**.
814
815 The actual values of **BC_LONG_BIT** and **BC_BASE_DIGS** can be queried with
816 the **limits** statement.
817
818 In addition, this bc(1) uses an even larger integer for overflow checking. This
819 integer type depends on the value of **BC_LONG_BIT**, but is always at least
820 twice as large as the integer type used to store digits.
821
822 # LIMITS
823
824 The following are the limits on bc(1):
825
826 **BC_LONG_BIT**
827
828 :   The number of bits in the **long** type in the environment where bc(1) was
829     built. This determines how many decimal digits can be stored in a single
830     large integer (see the **PERFORMANCE** section).
831
832 **BC_BASE_DIGS**
833
834 :   The number of decimal digits per large integer (see the **PERFORMANCE**
835     section). Depends on **BC_LONG_BIT**.
836
837 **BC_BASE_POW**
838
839 :   The max decimal number that each large integer can store (see
840     **BC_BASE_DIGS**) plus **1**. Depends on **BC_BASE_DIGS**.
841
842 **BC_OVERFLOW_MAX**
843
844 :   The max number that the overflow type (see the **PERFORMANCE** section) can
845     hold. Depends on **BC_LONG_BIT**.
846
847 **BC_BASE_MAX**
848
849 :   The maximum output base. Set at **BC_BASE_POW**.
850
851 **BC_DIM_MAX**
852
853 :   The maximum size of arrays. Set at **SIZE_MAX-1**.
854
855 **BC_SCALE_MAX**
856
857 :   The maximum **scale**. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
858
859 **BC_STRING_MAX**
860
861 :   The maximum length of strings. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
862
863 **BC_NAME_MAX**
864
865 :   The maximum length of identifiers. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
866
867 **BC_NUM_MAX**
868
869 :   The maximum length of a number (in decimal digits), which includes digits
870     after the decimal point. Set at **BC_OVERFLOW_MAX-1**.
871
872 Exponent
873
874 :   The maximum allowable exponent (positive or negative). Set at
875     **BC_OVERFLOW_MAX**.
876
877 Number of vars
878
879 :   The maximum number of vars/arrays. Set at **SIZE_MAX-1**.
880
881 The actual values can be queried with the **limits** statement.
882
883 These limits are meant to be effectively non-existent; the limits are so large
884 (at least on 64-bit machines) that there should not be any point at which they
885 become a problem. In fact, memory should be exhausted before these limits should
886 be hit.
887
888 # ENVIRONMENT VARIABLES
889
890 bc(1) recognizes the following environment variables:
891
892 **POSIXLY_CORRECT**
893
894 :   If this variable exists (no matter the contents), bc(1) behaves as if
895     the **-s** option was given.
896
897 **BC_ENV_ARGS**
898
899 :   This is another way to give command-line arguments to bc(1). They should be
900     in the same format as all other command-line arguments. These are always
901     processed first, so any files given in **BC_ENV_ARGS** will be processed
902     before arguments and files given on the command-line. This gives the user
903     the ability to set up "standard" options and files to be used at every
904     invocation. The most useful thing for such files to contain would be useful
905     functions that the user might want every time bc(1) runs.
906
907     The code that parses **BC_ENV_ARGS** will correctly handle quoted arguments,
908     but it does not understand escape sequences. For example, the string
909     **"/home/gavin/some bc file.bc"** will be correctly parsed, but the string
910     **"/home/gavin/some \"bc\" file.bc"** will include the backslashes.
911
912     The quote parsing will handle either kind of quotes, **'** or **"**. Thus,
913     if you have a file with any number of single quotes in the name, you can use
914     double quotes as the outside quotes, as in **"some 'bc' file.bc"**, and vice
915     versa if you have a file with double quotes. However, handling a file with
916     both kinds of quotes in **BC_ENV_ARGS** is not supported due to the
917     complexity of the parsing, though such files are still supported on the
918     command-line where the parsing is done by the shell.
919
920 **BC_LINE_LENGTH**
921
922 :   If this environment variable exists and contains an integer that is greater
923     than **1** and is less than **UINT16_MAX** (**2\^16-1**), bc(1) will output
924     lines to that length, including the backslash (**\\**). The default line
925     length is **70**.
926
927 # EXIT STATUS
928
929 bc(1) returns the following exit statuses:
930
931 **0**
932
933 :   No error.
934
935 **1**
936
937 :   A math error occurred. This follows standard practice of using **1** for
938     expected errors, since math errors will happen in the process of normal
939     execution.
940
941     Math errors include divide by **0**, taking the square root of a negative
942     number, attempting to convert a negative number to a hardware integer,
943     overflow when converting a number to a hardware integer, and attempting to
944     use a non-integer where an integer is required.
945
946     Converting to a hardware integer happens for the second operand of the power
947     (**\^**) operator and the corresponding assignment operator.
948
949 **2**
950
951 :   A parse error occurred.
952
953     Parse errors include unexpected **EOF**, using an invalid character, failing
954     to find the end of a string or comment, using a token where it is invalid,
955     giving an invalid expression, giving an invalid print statement, giving an
956     invalid function definition, attempting to assign to an expression that is
957     not a named expression (see the *Named Expressions* subsection of the
958     **SYNTAX** section), giving an invalid **auto** list, having a duplicate
959     **auto**/function parameter, failing to find the end of a code block,
960     attempting to return a value from a **void** function, attempting to use a
961     variable as a reference, and using any extensions when the option **-s** or
962     any equivalents were given.
963
964 **3**
965
966 :   A runtime error occurred.
967
968     Runtime errors include assigning an invalid number to **ibase**, **obase**,
969     or **scale**; give a bad expression to a **read()** call, calling **read()**
970     inside of a **read()** call, type errors, passing the wrong number of
971     arguments to functions, attempting to call an undefined function, and
972     attempting to use a **void** function call as a value in an expression.
973
974 **4**
975
976 :   A fatal error occurred.
977
978     Fatal errors include memory allocation errors, I/O errors, failing to open
979     files, attempting to use files that do not have only ASCII characters (bc(1)
980     only accepts ASCII characters), attempting to open a directory as a file,
981     and giving invalid command-line options.
982
983 The exit status **4** is special; when a fatal error occurs, bc(1) always exits
984 and returns **4**, no matter what mode bc(1) is in.
985
986 The other statuses will only be returned when bc(1) is not in interactive mode
987 (see the **INTERACTIVE MODE** section), since bc(1) resets its state (see the
988 **RESET** section) and accepts more input when one of those errors occurs in
989 interactive mode. This is also the case when interactive mode is forced by the
990 **-i** flag or **-\-interactive** option.
991
992 These exit statuses allow bc(1) to be used in shell scripting with error
993 checking, and its normal behavior can be forced by using the **-i** flag or
994 **-\-interactive** option.
995
996 # INTERACTIVE MODE
997
998 Per the [standard][1], bc(1) has an interactive mode and a non-interactive mode.
999 Interactive mode is turned on automatically when both **stdin** and **stdout**
1000 are hooked to a terminal, but the **-i** flag and **-\-interactive** option can
1001 turn it on in other cases.
1002
1003 In interactive mode, bc(1) attempts to recover from errors (see the **RESET**
1004 section), and in normal execution, flushes **stdout** as soon as execution is
1005 done for the current input.
1006
1007 # TTY MODE
1008
1009 If **stdin**, **stdout**, and **stderr** are all connected to a TTY, bc(1) turns
1010 on "TTY mode."
1011
1012 TTY mode is required for history to be enabled (see the **COMMAND LINE HISTORY**
1013 section). It is also required to enable special handling for **SIGINT** signals.
1014
1015 TTY mode is different from interactive mode because interactive mode is required
1016 in the [bc(1) specification][1], and interactive mode requires only **stdin**
1017 and **stdout** to be connected to a terminal.
1018
1019 # SIGNAL HANDLING
1020
1021 Sending a **SIGINT** will cause bc(1) to stop execution of the current input. If
1022 bc(1) is in TTY mode (see the **TTY MODE** section), it will reset (see the
1023 **RESET** section). Otherwise, it will clean up and exit.
1024
1025 Note that "current input" can mean one of two things. If bc(1) is processing
1026 input from **stdin** in TTY mode, it will ask for more input. If bc(1) is
1027 processing input from a file in TTY mode, it will stop processing the file and
1028 start processing the next file, if one exists, or ask for input from **stdin**
1029 if no other file exists.
1030
1031 This means that if a **SIGINT** is sent to bc(1) as it is executing a file, it
1032 can seem as though bc(1) did not respond to the signal since it will immediately
1033 start executing the next file. This is by design; most files that users execute
1034 when interacting with bc(1) have function definitions, which are quick to parse.
1035 If a file takes a long time to execute, there may be a bug in that file. The
1036 rest of the files could still be executed without problem, allowing the user to
1037 continue.
1038
1039 **SIGTERM** and **SIGQUIT** cause bc(1) to clean up and exit, and it uses the
1040 default handler for all other signals. The one exception is **SIGHUP**; in that
1041 case, when bc(1) is in TTY mode, a **SIGHUP** will cause bc(1) to clean up and
1042 exit.
1043
1044 # COMMAND LINE HISTORY
1045
1046 bc(1) supports interactive command-line editing. If bc(1) is in TTY mode (see
1047 the **TTY MODE** section), history is enabled. Previous lines can be recalled
1048 and edited with the arrow keys.
1049
1050 **Note**: tabs are converted to 8 spaces.
1051
1052 # LOCALES
1053
1054 This bc(1) ships with support for adding error messages for different locales
1055 and thus, supports **LC_MESSAGES**.
1056
1057 # SEE ALSO
1058
1059 dc(1)
1060
1061 # STANDARDS
1062
1063 bc(1) is compliant with the [IEEE Std 1003.1-2017 (“POSIX.1-2017”)][1]
1064 specification. The flags **-efghiqsvVw**, all long options, and the extensions
1065 noted above are extensions to that specification.
1066
1067 Note that the specification explicitly says that bc(1) only accepts numbers that
1068 use a period (**.**) as a radix point, regardless of the value of
1069 **LC_NUMERIC**.
1070
1071 This bc(1) supports error messages for different locales, and thus, it supports
1072 **LC_MESSAGES**.
1073
1074 # BUGS
1075
1076 None are known. Report bugs at https://git.yzena.com/gavin/bc.
1077
1078 # AUTHORS
1079
1080 Gavin D. Howard <gavin@yzena.com> and contributors.
1081
1082 [1]: https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/utilities/bc.html
1083 [2]: https://www.gnu.org/software/bc/
1084 [3]: https://en.wikipedia.org/wiki/Rounding#Round_half_away_from_zero
1085 [4]: https://en.wikipedia.org/wiki/Unit_in_the_last_place
1086 [5]: https://people.eecs.berkeley.edu/~wkahan/LOG10HAF.TXT
1087 [6]: https://en.wikipedia.org/wiki/Rounding#Rounding_away_from_zero