]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.3.git/blob - contrib/gcc/doc/cpp.texi
- Copy stable/10@296371 to releng/10.3 in preparation for 10.3-RC1
[FreeBSD/releng/10.3.git] / contrib / gcc / doc / cpp.texi
1 \input texinfo
2 @setfilename cpp.info
3 @settitle The C Preprocessor
4 @setchapternewpage off
5 @c @smallbook
6 @c @cropmarks
7 @c @finalout
8
9 @include gcc-common.texi
10
11 @copying
12 @c man begin COPYRIGHT
13 Copyright @copyright{} 1987, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996,
14 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005
15 Free Software Foundation, Inc.
16
17 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
18 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
19 any later version published by the Free Software Foundation.  A copy of
20 the license is included in the
21 @c man end
22 section entitled ``GNU Free Documentation License''.
23 @ignore
24 @c man begin COPYRIGHT
25 man page gfdl(7).
26 @c man end
27 @end ignore
28
29 @c man begin COPYRIGHT
30 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
31 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
32
33 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
34
35      A GNU Manual
36
37 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
38
39      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
40      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
41      funds for GNU development.
42 @c man end
43 @end copying
44
45 @c Create a separate index for command line options.
46 @defcodeindex op
47 @syncodeindex vr op
48
49 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
50 @set cppmanual
51
52 @ifinfo
53 @dircategory Software development
54 @direntry
55 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
56 @end direntry
57 @end ifinfo
58
59 @titlepage
60 @title The C Preprocessor
61 @versionsubtitle
62 @author Richard M. Stallman, Zachary Weinberg
63 @page
64 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
65 @c override it.
66 @vskip 0pt plus 1filll
67 @insertcopying
68 @end titlepage
69 @contents
70 @page
71
72 @ifnottex
73 @node Top
74 @top
75 The C preprocessor implements the macro language used to transform C
76 and C++ programs before they are compiled.  It can also be useful on
77 its own.
78
79 @menu
80 * Overview::
81 * Header Files::
82 * Macros::
83 * Conditionals::
84 * Diagnostics::
85 * Line Control::
86 * Pragmas::
87 * Other Directives::
88 * Preprocessor Output::
89 * Traditional Mode::
90 * Implementation Details::
91 * Invocation::
92 * Environment Variables::
93 * GNU Free Documentation License::
94 * Index of Directives::
95 * Option Index::
96 * Concept Index::
97
98 @detailmenu
99  --- The Detailed Node Listing ---
100
101 Overview
102
103 * Character sets::
104 * Initial processing::
105 * Tokenization::
106 * The preprocessing language::
107
108 Header Files
109
110 * Include Syntax::
111 * Include Operation::
112 * Search Path::
113 * Once-Only Headers::
114 * Computed Includes::
115 * Wrapper Headers::
116 * System Headers::
117
118 Macros
119
120 * Object-like Macros::
121 * Function-like Macros::
122 * Macro Arguments::
123 * Stringification::
124 * Concatenation::
125 * Variadic Macros::
126 * Predefined Macros::
127 * Undefining and Redefining Macros::
128 * Directives Within Macro Arguments::
129 * Macro Pitfalls::
130
131 Predefined Macros
132
133 * Standard Predefined Macros::
134 * Common Predefined Macros::
135 * System-specific Predefined Macros::
136 * C++ Named Operators::
137
138 Macro Pitfalls
139
140 * Misnesting::
141 * Operator Precedence Problems::
142 * Swallowing the Semicolon::
143 * Duplication of Side Effects::
144 * Self-Referential Macros::
145 * Argument Prescan::
146 * Newlines in Arguments::
147
148 Conditionals
149
150 * Conditional Uses::
151 * Conditional Syntax::
152 * Deleted Code::
153
154 Conditional Syntax
155
156 * Ifdef::
157 * If::
158 * Defined::
159 * Else::
160 * Elif::
161
162 Implementation Details
163
164 * Implementation-defined behavior::
165 * Implementation limits::
166 * Obsolete Features::
167 * Differences from previous versions::
168
169 Obsolete Features
170
171 * Assertions::
172 * Obsolete once-only headers::
173
174 @end detailmenu
175 @end menu
176
177 @insertcopying
178 @end ifnottex
179
180 @node Overview
181 @chapter Overview
182 @c man begin DESCRIPTION
183 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
184 that is used automatically by the C compiler to transform your program
185 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
186 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
187 constructs.
188
189 The C preprocessor is intended to be used only with C and C++ source
190 code.  In the past, it has been abused as a general text processor.  It
191 will choke on input which does not obey C's lexical rules.  For
192 example, apostrophes will be interpreted as the beginning of character
193 constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it preserving
194 characteristics of the input which are not significant to C-family
195 languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs will be
196 removed, and the Makefile will not work.
197
198 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
199 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
200 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
201 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
202 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
203 instead of native language comments, and keeping macros simple.
204
205 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
206 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
207 facilities.  Most high level programming languages have their own
208 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
209 try a true general text processor, such as GNU M4.
210
211 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
212 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
213 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
214 few things required by the standard.  These are features which are
215 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
216 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
217 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
218 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
219 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
220
221 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
222 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
223 behavior does not conflict with traditional semantics, the
224 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
225 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
226 Mode}.
227
228 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
229 manual refer to GNU CPP@.
230 @c man end
231
232 @menu
233 * Character sets::
234 * Initial processing::
235 * Tokenization::
236 * The preprocessing language::
237 @end menu
238
239 @node Character sets
240 @section Character sets
241
242 Source code character set processing in C and related languages is
243 rather complicated.  The C standard discusses two character sets, but
244 there are really at least four.
245
246 The files input to CPP might be in any character set at all.  CPP's
247 very first action, before it even looks for line boundaries, is to
248 convert the file into the character set it uses for internal
249 processing.  That set is what the C standard calls the @dfn{source}
250 character set.  It must be isomorphic with ISO 10646, also known as
251 Unicode.  CPP uses the UTF-8 encoding of Unicode.
252
253 The character sets of the input files are specified using the
254 @option{-finput-charset=} option.
255
256 All preprocessing work (the subject of the rest of this manual) is
257 carried out in the source character set.  If you request textual
258 output from the preprocessor with the @option{-E} option, it will be
259 in UTF-8.
260
261 After preprocessing is complete, string and character constants are
262 converted again, into the @dfn{execution} character set.  This
263 character set is under control of the user; the default is UTF-8,
264 matching the source character set.  Wide string and character
265 constants have their own character set, which is not called out
266 specifically in the standard.  Again, it is under control of the user.
267 The default is UTF-16 or UTF-32, whichever fits in the target's
268 @code{wchar_t} type, in the target machine's byte
269 order.@footnote{UTF-16 does not meet the requirements of the C
270 standard for a wide character set, but the choice of 16-bit
271 @code{wchar_t} is enshrined in some system ABIs so we cannot fix
272 this.}  Octal and hexadecimal escape sequences do not undergo
273 conversion; @t{'\x12'} has the value 0x12 regardless of the currently
274 selected execution character set.  All other escapes are replaced by
275 the character in the source character set that they represent, then
276 converted to the execution character set, just like unescaped
277 characters.
278
279 Unless the experimental @option{-fextended-identifiers} option is used,
280 GCC does not permit the use of characters outside the ASCII range, nor
281 @samp{\u} and @samp{\U} escapes, in identifiers.  Even with that
282 option, characters outside the ASCII range can only be specified with
283 the @samp{\u} and @samp{\U} escapes, not used directly in identifiers.
284
285 @node Initial processing
286 @section Initial processing
287
288 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
289 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
290 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
291 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
292 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
293 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
294 standard.
295
296 @enumerate
297 @item
298 @cindex line endings
299 The input file is read into memory and broken into lines.
300
301 Different systems use different conventions to indicate the end of a
302 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
303 LF}} and @kbd{CR} as end-of-line markers.  These are the canonical
304 sequences used by Unix, DOS and VMS, and the classic Mac OS (before
305 OSX) respectively.  You may therefore safely copy source code written
306 on any of those systems to a different one and use it without
307 conversion.  (GCC may lose track of the current line number if a file
308 doesn't consistently use one convention, as sometimes happens when it
309 is edited on computers with different conventions that share a network
310 file system.)
311
312 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
313 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
314 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
315 warning message.
316
317 @item
318 @cindex trigraphs
319 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
320 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
321 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
322 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
323 converts them.
324
325 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
326 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
327 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
328 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
329 constant for a newline.
330
331 Trigraphs are not popular and many compilers implement them
332 incorrectly.  Portable code should not rely on trigraphs being either
333 converted or ignored.  With @option{-Wtrigraphs} GCC will warn you
334 when a trigraph may change the meaning of your program if it were
335 converted.  @xref{Wtrigraphs}.
336
337 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks
338 from being confused with a trigraph by inserting a backslash between
339 the question marks, or by separating the string literal at the
340 trigraph and making use of string literal concatenation.  @t{"(??\?)"}
341 is the string @samp{(???)}, not @samp{(?]}.  Traditional C compilers
342 do not recognize these idioms.
343
344 The nine trigraphs and their replacements are
345
346 @smallexample
347 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
348 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
349 @end smallexample
350
351 @item
352 @cindex continued lines
353 @cindex backslash-newline
354 Continued lines are merged into one long line.
355
356 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
357 backslash is removed and the following line is joined with the current
358 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
359 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
360 only at white space.)
361
362 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
363 @dfn{backslash-newline}.
364
365 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
366 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
367 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
368 line, GCC will warn you about it.
369
370 @item
371 @cindex comments
372 @cindex line comments
373 @cindex block comments
374 All comments are replaced with single spaces.
375
376 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
377 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
378 nest:
379
380 @smallexample
381 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
382 @end smallexample
383
384 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
385 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
386 because they would end in the same place anyway.
387
388 @smallexample
389 // @r{this is} // @r{one comment}
390 @r{text outside comment}
391 @end smallexample
392 @end enumerate
393
394 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
395
396 @smallexample
397 @group
398 /* @r{block comment}
399    // @r{contains line comment}
400    @r{yet more comment}
401  */ @r{outside comment}
402
403 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
404 @end group
405 @end smallexample
406
407 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
408 comment.
409
410 @smallexample
411 @group
412  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
413     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
414 @end group
415 @end smallexample
416
417 Comments are not recognized within string literals.
418 @t{@w{"/* blah */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not
419 an empty string.
420
421 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
422 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
423 of the C standard, they are an official part of the language.
424
425 Since these transformations happen before all other processing, you can
426 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
427 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
428 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
429 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
430 For example:
431
432 @smallexample
433 @group
434 /\
435 *
436 */ # /*
437 */ defi\
438 ne FO\
439 O 10\
440 20
441 @end group
442 @end smallexample
443
444 @noindent
445 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
446 extremely confusing and should not be used in code intended to be
447 readable.
448
449 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
450 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
451 program, however.
452
453 @node Tokenization
454 @section Tokenization
455
456 @cindex tokens
457 @cindex preprocessing tokens
458 After the textual transformations are finished, the input file is
459 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
460 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
461 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
462 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
463 but it is often necessary to avoid ambiguities.
464
465 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
466 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
467 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
468 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
469 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
470 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
471 could not.
472
473 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
474 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
475 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
476
477 @smallexample
478 @group
479 #define foo() bar
480 foo()baz
481      @expansion{} bar baz
482 @emph{not}
483      @expansion{} barbaz
484 @end group
485 @end smallexample
486
487 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
488 preprocessing token becomes one compiler token.
489
490 @cindex identifiers
491 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
492 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
493 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
494 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
495 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
496 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
497 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
498 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
499
500 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
501 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
502 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
503
504 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
505 part of the ``basic source character set'', at the implementation's
506 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
507 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
508 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  The implementation of this
509 feature in GCC is experimental; such characters are only accepted in
510 the @samp{\u} and @samp{\U} forms and only if
511 @option{-fextended-identifiers} is used.
512
513 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
514 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
515 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
516 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
517 option.  @xref{Invocation}.
518
519 @cindex numbers
520 @cindex preprocessing numbers
521 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
522 category includes all the normal integer and floating point constants
523 one expects of C, but also a number of other things one might not
524 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
525 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
526 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
527 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
528 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
529 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
530 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
531
532 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
533 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
534 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
535 which is complicated.  The definition also permits you to split an
536 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
537 pasted back together with the @samp{##} operator.
538
539 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
540 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
541 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
542 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
543 might have intended.
544
545 @cindex string literals
546 @cindex string constants
547 @cindex character constants
548 @cindex header file names
549 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
550 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
551 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
552 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
553 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
554 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
555 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
556 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
557 the length of a character constant, but the value of a character
558 constant that contains more than one character is
559 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
560
561 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
562 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
563 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
564 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
565 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
566 Operation}.
567
568 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
569 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
570 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
571 from previous versions}.
572
573 @cindex punctuators
574 @cindex digraphs
575 @cindex alternative tokens
576 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
577 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
578 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
579 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
580 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
581 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
582 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
583 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
584 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
585 their corresponding normal punctuators are:
586
587 @smallexample
588 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
589 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
590 @end smallexample
591
592 @cindex other tokens
593 Any other single character is considered ``other''.  It is passed on to
594 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
595 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
596 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
597 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
598 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
599 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
600 implementation.  This will change when proper support for international
601 character sets is added to GCC@.
602
603 NUL is a special case because of the high probability that its
604 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
605 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
606 silently ignored, just as any other character would be.  In running
607 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
608 have the same meaning.
609
610 @smallexample
611 #define X^@@1
612 #define X 1
613 @end smallexample
614
615 @noindent
616 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
617 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
618 warning message.
619
620 @node The preprocessing language
621 @section The preprocessing language
622 @cindex directives
623 @cindex preprocessing directives
624 @cindex directive line
625 @cindex directive name
626
627 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
628 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
629 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
630 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
631 what most people think of as the preprocessor's job.
632
633 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
634 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
635
636 @itemize @bullet
637 @item
638 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
639 substituted into your program.
640
641 @item
642 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
643 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
644 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
645 automatically defined for you.
646
647 @item
648 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
649 program according to various conditions.
650
651 @item
652 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
653 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
654 control to inform the compiler where each source line originally came
655 from.
656
657 @item
658 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
659 or warnings.
660 @end itemize
661
662 There are a few more, less useful, features.
663
664 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
665 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
666 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
667 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
668 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
669 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
670 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
671 the directive that defines a macro.
672
673 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
674 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
675 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
676 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
677
678 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
679 preprocessing directives.
680
681 Some directives require arguments; these make up the rest of the
682 directive line and must be separated from the directive name by
683 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
684 name and the intended expansion of the macro.
685
686 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
687 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
688 which extends past the end of the line.  In either case, when the
689 directive is processed, the continuations have already been merged with
690 the first line to make one long line.
691
692 @node Header Files
693 @chapter Header Files
694
695 @cindex header file
696 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
697 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
698 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
699 C preprocessing directive @samp{#include}.
700
701 Header files serve two purposes.
702
703 @itemize @bullet
704 @item
705 @cindex system header files
706 System header files declare the interfaces to parts of the operating
707 system.  You include them in your program to supply the definitions and
708 declarations you need to invoke system calls and libraries.
709
710 @item
711 Your own header files contain declarations for interfaces between the
712 source files of your program.  Each time you have a group of related
713 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
714 several different source files, it is a good idea to create a header
715 file for them.
716 @end itemize
717
718 Including a header file produces the same results as copying the header
719 file into each source file that needs it.  Such copying would be
720 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
721 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
722 can be changed in one place, and programs that include the header file
723 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
724 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
725 as the risk that a failure to find one copy will result in
726 inconsistencies within a program.
727
728 In C, the usual convention is to give header files names that end with
729 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
730 underscores in header file names, and at most one dot.
731
732 @menu
733 * Include Syntax::
734 * Include Operation::
735 * Search Path::
736 * Once-Only Headers::
737 * Computed Includes::
738 * Wrapper Headers::
739 * System Headers::
740 @end menu
741
742 @node Include Syntax
743 @section Include Syntax
744
745 @findex #include
746 Both user and system header files are included using the preprocessing
747 directive @samp{#include}.  It has two variants:
748
749 @table @code
750 @item #include <@var{file}>
751 This variant is used for system header files.  It searches for a file
752 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
753 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
754
755 @item #include "@var{file}"
756 This variant is used for header files of your own program.  It
757 searches for a file named @var{file} first in the directory containing
758 the current file, then in the quote directories and then the same
759 directories used for @code{<@var{file}>}.  You can prepend directories
760 to the list of quote directories with the @option{-iquote} option.
761 @end table
762
763 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
764 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
765 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
766 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
767
768 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
769 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
770 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
771 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
772 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
773 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
774 to use only @samp{/}.)
775
776 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
777 after the file name.
778
779 @node Include Operation
780 @section Include Operation
781
782 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
783 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
784 current file.  The output from the preprocessor contains the output
785 already generated, followed by the output resulting from the included
786 file, followed by the output that comes from the text after the
787 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
788 @file{header.h} as follows,
789
790 @smallexample
791 char *test (void);
792 @end smallexample
793
794 @noindent
795 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
796 like this,
797
798 @smallexample
799 int x;
800 #include "header.h"
801
802 int
803 main (void)
804 @{
805   puts (test ());
806 @}
807 @end smallexample
808
809 @noindent
810 the compiler will see the same token stream as it would if
811 @file{program.c} read
812
813 @smallexample
814 int x;
815 char *test (void);
816
817 int
818 main (void)
819 @{
820   puts (test ());
821 @}
822 @end smallexample
823
824 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
825 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
826 included from another file.  The include file could even contain the
827 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
828 the end of a statement that was started in the including file.  However,
829 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
830 literals which have not been closed by the end of an included file are
831 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
832 the file.
833
834 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
835 syntactic units---function declarations or definitions, type
836 declarations, etc.
837
838 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
839 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
840 final newline.
841
842 @node Search Path
843 @section Search Path
844
845 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
846 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
847 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
848
849 @smallexample
850 /usr/local/include
851 @var{libdir}/gcc/@var{target}/@var{version}/include
852 /usr/@var{target}/include
853 /usr/include
854 @end smallexample
855
856 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
857 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
858 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
859 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
860 version of GCC in use.
861
862 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
863 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
864 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
865 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
866 this case, the option is ignored and the search order for system
867 directories remains unchanged.
868
869 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
870 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
871 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
872 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
873
874 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
875 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
876 operating system kernel or some other program that does not use the
877 standard C library facilities, or the standard C library itself.
878 @option{-I} options are not ignored as described above when
879 @option{-nostdinc} is in effect.
880
881 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
882 first in the directory containing the current file, then in the
883 directories as specified by @option{-iquote} options, then in the same
884 places it would have looked for a header requested with angle
885 brackets.  For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
886 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
887 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
888
889 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
890 directory containing the current file.
891
892 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
893 This has two effects.  First, directories appearing before the
894 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
895 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
896 headers.  Second, the directory containing the current file is not
897 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
898 named by an @option{-I} switch.  @option{-I-} is deprecated, @option{-iquote}
899 should be used instead.
900
901 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
902 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
903 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
904 compiler's current working directory for header files.  That may or may
905 not be the same as the directory containing the current file.
906
907 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
908 @option{-I./-}.
909
910 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
911 generally less useful.  @xref{Invocation}.
912
913 @node Once-Only Headers
914 @section Once-Only Headers
915 @cindex repeated inclusion
916 @cindex including just once
917 @cindex wrapper @code{#ifndef}
918
919 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
920 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
921 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
922 it will certainly waste time.
923
924 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
925 of the file in a conditional, like this:
926
927 @smallexample
928 @group
929 /* File foo.  */
930 #ifndef FILE_FOO_SEEN
931 #define FILE_FOO_SEEN
932
933 @var{the entire file}
934
935 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
936 @end group
937 @end smallexample
938
939 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
940 When the header is included again, the conditional will be false,
941 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
942 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
943 twice.
944
945 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
946 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
947 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
948 not bother to rescan the file at all.
949
950 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
951 this optimization.
952
953 @cindex controlling macro
954 @cindex guard macro
955 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
956 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
957 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
958 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
959 file, the macro name should contain the name of the file and some
960 additional text, to avoid conflicts with other header files.
961
962 @node Computed Includes
963 @section Computed Includes
964 @cindex computed includes
965 @cindex macros in include
966
967 Sometimes it is necessary to select one of several different header
968 files to be included into your program.  They might specify
969 configuration parameters to be used on different sorts of operating
970 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
971
972 @smallexample
973 #if SYSTEM_1
974 # include "system_1.h"
975 #elif SYSTEM_2
976 # include "system_2.h"
977 #elif SYSTEM_3
978 @dots{}
979 #endif
980 @end smallexample
981
982 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
983 ability to use a macro for the header name.  This is called a
984 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
985 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
986
987 @smallexample
988 #define SYSTEM_H "system_1.h"
989 @dots{}
990 #include SYSTEM_H
991 @end smallexample
992
993 @noindent
994 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
995 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
996 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
997 @option{-D} option.
998
999 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
1000 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
1001 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
1002 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
1003 if you use double-quote includes, which are close enough to string
1004 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
1005
1006 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
1007 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
1008 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
1009 like running text would be.
1010
1011 If the line expands to a single string constant, the contents of that
1012 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
1013 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
1014 escapes in the string.  Therefore
1015
1016 @smallexample
1017 #define HEADER "a\"b"
1018 #include HEADER
1019 @end smallexample
1020
1021 @noindent
1022 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
1023 to the rules for double-quoted includes.
1024
1025 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
1026 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
1027 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
1028 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
1029 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
1030 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
1031 according to the rules for angle-bracket includes.
1032
1033 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
1034 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
1035 if the result of expansion does not match either of the two expected
1036 forms.
1037
1038 These rules are implementation-defined behavior according to the C
1039 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1040 computed includes differently, we recommend you use only a single
1041 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1042 minimize confusion for people reading your program.
1043
1044 @node Wrapper Headers
1045 @section Wrapper Headers
1046 @cindex wrapper headers
1047 @cindex overriding a header file
1048 @findex #include_next
1049
1050 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1051 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1052 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1053 a new header file with the same name and insert it in the search path
1054 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1055 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1056 the old header from the new one?
1057
1058 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1059 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1060 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1061 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1062
1063 You could include the old header with an absolute pathname:
1064 @smallexample
1065 #include "/usr/include/old-header.h"
1066 @end smallexample
1067 @noindent
1068 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1069 would have to edit the new headers to match.
1070
1071 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1072 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1073 @emph{next} file with this name''.  This directive works like
1074 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1075 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1076 in which the current file was found.
1077
1078 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1079 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1080 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1081 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1082 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1083 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1084
1085 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1086 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1087 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1088 file named, starting with the directory in the search path after the one
1089 where the current file was found.
1090
1091 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1092 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1093 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1094 program; it should be used only to make global corrections along the
1095 lines of @command{fixincludes}.
1096
1097 @node System Headers
1098 @section System Headers
1099 @cindex system header files
1100
1101 The header files declaring interfaces to the operating system and
1102 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1103 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1104 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1105 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1106 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1107 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1108 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1109 because of code in macros defined in system headers.
1110
1111 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1112 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1113 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1114
1115 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1116 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1117 found in that directory will be considered system headers.
1118
1119 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1120 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1121 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1122 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1123 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1124
1125 @findex #pragma GCC system_header
1126 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1127 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1128 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1129 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1130 system_header}} has no effect in the primary source file.
1131
1132 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1133 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1134 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1135 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1136 or from the command line.
1137
1138 @node Macros
1139 @chapter Macros
1140
1141 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1142 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1143 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1144 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1145 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1146
1147 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1148 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1149 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1150 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1151 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1152 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1153 macros when you are compiling C++.
1154
1155 @menu
1156 * Object-like Macros::
1157 * Function-like Macros::
1158 * Macro Arguments::
1159 * Stringification::
1160 * Concatenation::
1161 * Variadic Macros::
1162 * Predefined Macros::
1163 * Undefining and Redefining Macros::
1164 * Directives Within Macro Arguments::
1165 * Macro Pitfalls::
1166 @end menu
1167
1168 @node Object-like Macros
1169 @section Object-like Macros
1170 @cindex object-like macro
1171 @cindex symbolic constants
1172 @cindex manifest constants
1173
1174 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1175 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1176 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1177 symbolic names to numeric constants.
1178
1179 @findex #define
1180 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1181 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1182 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1183 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1184
1185 @smallexample
1186 #define BUFFER_SIZE 1024
1187 @end smallexample
1188
1189 @noindent
1190 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1191 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1192 there comes a C statement of the form
1193
1194 @smallexample
1195 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1196 @end smallexample
1197
1198 @noindent
1199 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1200 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1201 if you had written
1202
1203 @smallexample
1204 foo = (char *) malloc (1024);
1205 @end smallexample
1206
1207 By convention, macro names are written in uppercase.  Programs are
1208 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1209 macros.
1210
1211 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1212 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1213 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1214 come out on one line.  For example,
1215
1216 @smallexample
1217 #define NUMBERS 1, \
1218                 2, \
1219                 3
1220 int x[] = @{ NUMBERS @};
1221      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1222 @end smallexample
1223
1224 @noindent
1225 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1226 in error messages.
1227
1228 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1229 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1230 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1231 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1232
1233 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1234 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1235 to the C preprocessor
1236
1237 @smallexample
1238 foo = X;
1239 #define X 4
1240 bar = X;
1241 @end smallexample
1242
1243 @noindent
1244 produces
1245
1246 @smallexample
1247 foo = X;
1248 bar = 4;
1249 @end smallexample
1250
1251 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1252 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1253 macros to expand.  For example,
1254
1255 @smallexample
1256 @group
1257 #define TABLESIZE BUFSIZE
1258 #define BUFSIZE 1024
1259 TABLESIZE
1260      @expansion{} BUFSIZE
1261      @expansion{} 1024
1262 @end group
1263 @end smallexample
1264
1265 @noindent
1266 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1267 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1268
1269 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1270 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1271 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1272 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1273 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1274 more macro names.
1275
1276 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1277 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1278 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1279 currently in effect:
1280
1281 @smallexample
1282 #define BUFSIZE 1020
1283 #define TABLESIZE BUFSIZE
1284 #undef BUFSIZE
1285 #define BUFSIZE 37
1286 @end smallexample
1287
1288 @noindent
1289 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1290
1291 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1292 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1293 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1294 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1295
1296 @node Function-like Macros
1297 @section Function-like Macros
1298 @cindex function-like macros
1299
1300 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1301 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1302 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1303 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1304
1305 @smallexample
1306 #define lang_init()  c_init()
1307 lang_init()
1308      @expansion{} c_init()
1309 @end smallexample
1310
1311 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1312 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1313 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1314 name, and you wish to use the function sometimes.
1315
1316 @smallexample
1317 extern void foo(void);
1318 #define foo() /* @r{optimized inline version} */
1319 @dots{}
1320   foo();
1321   funcptr = foo;
1322 @end smallexample
1323
1324 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1325 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1326 be expanded, it would cause a syntax error.
1327
1328 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1329 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1330 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1331 parentheses.
1332
1333 @smallexample
1334 #define lang_init ()    c_init()
1335 lang_init()
1336      @expansion{} () c_init()()
1337 @end smallexample
1338
1339 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1340 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1341 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1342 consume those parentheses.
1343
1344 @node Macro Arguments
1345 @section Macro Arguments
1346 @cindex arguments
1347 @cindex macros with arguments
1348 @cindex arguments in macro definitions
1349
1350 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1351 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1352 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1353 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1354 separated by commas and optionally whitespace.
1355
1356 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1357 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1358 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1359 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1360 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1361 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1362 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1363 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1364 macro body.)
1365
1366 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1367 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1368
1369 @smallexample
1370 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1371   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1372   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1373   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1374 @end smallexample
1375
1376 @noindent
1377 (In this small example you can already see several of the dangers of
1378 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1379
1380 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1381 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1382 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1383 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1384 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1385 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1386
1387 @smallexample
1388 macro (array[x = y, x + 1])
1389 @end smallexample
1390
1391 @noindent
1392 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1393 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1394 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1395 code.
1396
1397 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1398 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1399 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1400 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1401 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1402 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1403 Prescan}, for detailed discussion.
1404
1405 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1406
1407 @smallexample
1408   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1409 @end smallexample
1410
1411 @noindent
1412 and then to
1413
1414 @smallexample
1415 @group
1416 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1417  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1418  : (c))
1419 @end group
1420 @end smallexample
1421
1422 @noindent
1423 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1424
1425 @cindex empty macro arguments
1426 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1427 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1428 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1429 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1430 Here are some silly examples using @code{min}:
1431
1432 @smallexample
1433 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1434 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1435 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1436 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1437
1438 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1439 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1440 @end smallexample
1441
1442 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1443 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1444 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1445 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1446 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1447 empty argument was required.
1448
1449 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1450 their corresponding actual arguments.
1451
1452 @smallexample
1453 #define foo(x) x, "x"
1454 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1455 @end smallexample
1456
1457 @node Stringification
1458 @section Stringification
1459 @cindex stringification
1460 @cindex @samp{#} operator
1461
1462 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1463 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1464 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1465 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1466 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1467 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1468 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1469
1470 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1471 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1472 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1473 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1474 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1475 long string.
1476
1477 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1478
1479 @smallexample
1480 @group
1481 #define WARN_IF(EXP) \
1482 do @{ if (EXP) \
1483         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1484 while (0)
1485 WARN_IF (x == 0);
1486      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1487            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1488 @end group
1489 @end smallexample
1490
1491 @noindent
1492 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1493 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1494 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1495 @code{if} statement, but not in the string.
1496
1497 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1498 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1499 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1500 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1501
1502 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1503 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1504 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1505 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1506 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1507 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1508 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1509 stringifies to @t{"\n"}.
1510
1511 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1512 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1513 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1514 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1515 never appear in stringified text.
1516
1517 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1518
1519 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1520 you have to use two levels of macros.
1521
1522 @smallexample
1523 #define xstr(s) str(s)
1524 #define str(s) #s
1525 #define foo 4
1526 str (foo)
1527      @expansion{} "foo"
1528 xstr (foo)
1529      @expansion{} xstr (4)
1530      @expansion{} str (4)
1531      @expansion{} "4"
1532 @end smallexample
1533
1534 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1535 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1536 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1537 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1538 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1539
1540 @node Concatenation
1541 @section Concatenation
1542 @cindex concatenation
1543 @cindex token pasting
1544 @cindex token concatenation
1545 @cindex @samp{##} operator
1546
1547 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1548 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1549 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1550 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1551 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1552 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1553 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1554 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1555 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1556 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1557 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1558 token pasting.
1559
1560 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1561 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1562 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1563 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1564 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1565 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1566 simply remove the @samp{##}.
1567
1568 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1569 but you could just as well write them as one token in the first place.
1570 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1571 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1572 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1573 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1574 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1575 effect.
1576
1577 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1578 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1579 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1580 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1581 comments, and you can put comments in arguments that will be
1582 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1583 end of a macro body.
1584
1585 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1586 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1587 as follows:
1588
1589 @smallexample
1590 @group
1591 struct command
1592 @{
1593   char *name;
1594   void (*function) (void);
1595 @};
1596 @end group
1597
1598 @group
1599 struct command commands[] =
1600 @{
1601   @{ "quit", quit_command @},
1602   @{ "help", help_command @},
1603   @dots{}
1604 @};
1605 @end group
1606 @end smallexample
1607
1608 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1609 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1610 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1611 constant can be created with stringification, and the function name by
1612 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1613
1614 @smallexample
1615 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1616
1617 struct command commands[] =
1618 @{
1619   COMMAND (quit),
1620   COMMAND (help),
1621   @dots{}
1622 @};
1623 @end smallexample
1624
1625 @node Variadic Macros
1626 @section Variadic Macros
1627 @cindex variable number of arguments
1628 @cindex macros with variable arguments
1629 @cindex variadic macros
1630
1631 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1632 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1633 a function.  Here is an example:
1634
1635 @smallexample
1636 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1637 @end smallexample
1638
1639 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1640 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1641 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1642 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1643 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1644 have this expansion:
1645
1646 @smallexample
1647 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1648      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1649 @end smallexample
1650
1651 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1652 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1653 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1654 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1655 below for an important special case for @samp{##}.)
1656
1657 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1658 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1659 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1660 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1661 The @code{eprintf} macro above could be written
1662
1663 @smallexample
1664 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1665 @end smallexample
1666
1667 @noindent
1668 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1669 extension in the same macro.
1670
1671 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1672 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1673
1674 @smallexample
1675 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1676 @end smallexample
1677
1678 @noindent
1679 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1680 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1681 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1682 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1683 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1684 there will be an extra comma after the format string.
1685
1686 @smallexample
1687 eprintf("success!\n", );
1688      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1689 @end smallexample
1690
1691 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1692 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1693
1694 @smallexample
1695 eprintf ("success!\n")
1696      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1697 @end smallexample
1698
1699 @noindent
1700 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1701 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1702
1703 @smallexample
1704 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1705 @end smallexample
1706
1707 @noindent
1708 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1709 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1710 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1711 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1712
1713 @smallexample
1714 eprintf ("success!\n")
1715      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1716 @end smallexample
1717
1718 @noindent
1719 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1720 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1721 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1722 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1723 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1724 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1725 standard, and drops it otherwise.
1726
1727 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1728 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1729 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1730 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1731 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1732 purpose.
1733
1734 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1735 for a long time, but only with a named variable argument
1736 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1737 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1738 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1739 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1740 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1741
1742 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1743 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1744 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1745 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1746 be a comma, and there must be white space between that comma and
1747 whatever comes immediately before it:
1748
1749 @smallexample
1750 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1751 @end smallexample
1752
1753 @noindent
1754 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1755
1756 @node Predefined Macros
1757 @section Predefined Macros
1758
1759 @cindex predefined macros
1760 Several object-like macros are predefined; you use them without
1761 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1762 common, and system-specific.
1763
1764 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1765 predefined macros, but you cannot undefine them.
1766
1767 @menu
1768 * Standard Predefined Macros::
1769 * Common Predefined Macros::
1770 * System-specific Predefined Macros::
1771 * C++ Named Operators::
1772 @end menu
1773
1774 @node Standard Predefined Macros
1775 @subsection Standard Predefined Macros
1776 @cindex standard predefined macros.
1777
1778 The standard predefined macros are specified by the relevant
1779 language standards, so they are available with all compilers that
1780 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1781 them.  Their names all start with double underscores.
1782
1783 @table @code
1784 @item __FILE__
1785 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1786 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1787 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1788 input file name argument.  For example,
1789 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1790 macro.
1791
1792 @item __LINE__
1793 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1794 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1795 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1796 new line of source code.
1797 @end table
1798
1799 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1800 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1801 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1802 example,
1803
1804 @smallexample
1805 fprintf (stderr, "Internal error: "
1806                  "negative string length "
1807                  "%d at %s, line %d.",
1808          length, __FILE__, __LINE__);
1809 @end smallexample
1810
1811 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1812 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1813 that file, when processing resumes on the input file that contained
1814 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1815 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1816 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1817 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1818
1819 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1820 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1821
1822 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1823 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1824 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1825 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1826 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1827 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1828
1829 @table @code
1830
1831 @item __DATE__
1832 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1833 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1834 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1835 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1836
1837 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1838 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1839 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1840
1841 @item __TIME__
1842 This macro expands to a string constant that describes the time at
1843 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1844 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1845
1846 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1847 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1848 @code{"??:??:??"}.
1849
1850 @item __STDC__
1851 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1852 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1853 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1854 preprocessor always conforms to the standard unless the
1855 @option{-traditional-cpp} option is used.
1856
1857 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1858
1859 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1860 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1861 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1862 processing system header files, but when processing user files
1863 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1864 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1865 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1866
1867 @item __STDC_VERSION__
1868 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1869 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1870 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1871 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1872 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1873 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1874
1875 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1876 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1877 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1878 not yet complete.
1879
1880 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1881 used, nor when compiling C++.
1882
1883 @item __STDC_HOSTED__
1884 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1885 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1886 facilities of the standard C library available.
1887
1888 @item __cplusplus
1889 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1890 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1891 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1892 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1893 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1894 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1895 instead.  It is hoped to complete the implementation of standard C++
1896 in the near future.
1897
1898 @item __ASSEMBLER__
1899 This macro is defined with value 1 when preprocessing assembly
1900 language.
1901
1902 @end table
1903
1904 @node Common Predefined Macros
1905 @subsection Common Predefined Macros
1906 @cindex common predefined macros
1907
1908 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1909 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1910 which you are using GNU C@.  Their names all start with double
1911 underscores.
1912
1913 @table @code
1914
1915 @item __GNUC__
1916 @itemx __GNUC_MINOR__
1917 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1918 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1919 preprocessor: C and C++.  Their values are the major version, minor
1920 version, and patch level of the compiler, as integer constants.  For
1921 example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1922 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  These
1923 macros are also defined if you invoke the preprocessor directly.
1924
1925 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1926 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1927 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1928
1929 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1930 by GCC, or a non-GCC compiler that claims to accept the GNU C dialects,
1931 you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1932 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1933 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1934 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1935 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1936 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1937 like this:
1938
1939 @smallexample
1940 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1941 #if __GNUC__ > 3 || \
1942     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1943                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1944                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1945 @end smallexample
1946
1947 @noindent
1948 Another approach is to use the predefined macros to
1949 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1950
1951 @smallexample
1952 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1953                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1954                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1955 @dots{}
1956 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1957 #if GCC_VERSION > 30200
1958 @end smallexample
1959
1960 @noindent
1961 Many people find this form easier to understand.
1962
1963 @item __GNUG__
1964 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1965 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1966
1967 @item __STRICT_ANSI__
1968 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1969 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
1970 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1971 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
1972 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
1973 standard.
1974
1975 @item __BASE_FILE__
1976 This macro expands to the name of the main input file, in the form
1977 of a C string constant.  This is the source file that was specified
1978 on the command line of the preprocessor or C compiler.
1979
1980 @item __INCLUDE_LEVEL__
1981 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
1982 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
1983 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
1984 end of every included file.  It starts out at 0, it's value within the
1985 base file specified on the command line.
1986
1987 @item __ELF__
1988 This macro is defined if the target uses the ELF object format.
1989
1990 @item __VERSION__
1991 This macro expands to a string constant which describes the version of
1992 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
1993 particular form, but it can be counted on to contain at least the
1994 release number.
1995
1996 @item __OPTIMIZE__
1997 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
1998 @itemx __NO_INLINE__
1999 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
2000 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
2001 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
2002 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
2003 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
2004 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
2005
2006 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
2007 definitions, using macros or inline functions, of system library
2008 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
2009 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
2010 are defined.  If they are defined, their value is 1.
2011
2012 @item __GNUC_GNU_INLINE__
2013 GCC defines this macro if functions declared @code{inline} will be
2014 handled in GCC's traditional gnu89 mode.  In this mode an @code{extern
2015 inline} function will never be compiled as a standalone function, and
2016 an @code{inline} function which is neither @code{extern} nor
2017 @code{static} will always be compiled as a standalone function.
2018
2019 @item __GNUC_STDC_INLINE__
2020 GCC defines this macro if functions declared @code{inline} will be
2021 handled according to the ISO C99 standard.  In this mode an
2022 @code{extern inline} function will always be compiled as a standalone
2023 externally visible function, and an @code{inline} function which is
2024 neither @code{extern} nor @code{static} will never be compiled as a
2025 standalone function.
2026
2027 If this macro is defined, GCC supports the @code{gnu_inline} function
2028 attribute as a way to always get the gnu89 behaviour.  Support for
2029 this and @code{__GNUC_GNU_INLINE__} was added in GCC 4.1.3.  If
2030 neither macro is defined, an older version of GCC is being used:
2031 @code{inline} functions will be compiled in gnu89 mode, and the
2032 @code{gnu_inline} function attribute will not be recognized.
2033
2034 @item __CHAR_UNSIGNED__
2035 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
2036 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
2037 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
2038 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
2039
2040 @item __WCHAR_UNSIGNED__
2041 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
2042 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
2043
2044 @item __REGISTER_PREFIX__
2045 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
2046 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
2047 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
2048 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
2049 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
2050 to a single @samp{%}.
2051
2052 @item __USER_LABEL_PREFIX__
2053 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
2054 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
2055 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
2056 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
2057
2058 This macro will have the correct definition even if
2059 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
2060 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
2061 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
2062
2063 @item __SIZE_TYPE__
2064 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2065 @itemx __WCHAR_TYPE__
2066 @itemx __WINT_TYPE__
2067 @itemx __INTMAX_TYPE__
2068 @itemx __UINTMAX_TYPE__
2069 These macros are defined to the correct underlying types for the
2070 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t},
2071 @code{intmax_t}, and @code{uintmax_t}
2072 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2073 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2074 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2075 the typedefs.
2076
2077 @item __CHAR_BIT__
2078 Defined to the number of bits used in the representation of the
2079 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2080 numerical limits work correctly.  You should not use
2081 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2082
2083 @item __SCHAR_MAX__
2084 @itemx __WCHAR_MAX__
2085 @itemx __SHRT_MAX__
2086 @itemx __INT_MAX__
2087 @itemx __LONG_MAX__
2088 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2089 @itemx __INTMAX_MAX__
2090 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t},
2091 @code{signed short},
2092 @code{signed int}, @code{signed long}, @code{signed long long}, and
2093 @code{intmax_t} types
2094 respectively.  They exist to make the standard header given numerical limits
2095 work correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2096 the appropriate headers.
2097
2098 @item __DEPRECATED
2099 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2100 with warnings about deprecated constructs enabled.  These warnings are
2101 enabled by default, but can be disabled with @option{-Wno-deprecated}.
2102
2103 @item __EXCEPTIONS
2104 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2105 with exceptions enabled.  If @option{-fno-exceptions} was used when
2106 compiling the file, then this macro will not be defined.
2107
2108 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2109 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2110 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2111 handling.
2112
2113 @item __GXX_WEAK__
2114 This macro is defined when compiling a C++ source file.  It has the
2115 value 1 if the compiler will use weak symbols, COMDAT sections, or
2116 other similar techniques to collapse symbols with ``vague linkage''
2117 that are defined in multiple translation units.  If the compiler will
2118 not collapse such symbols, this macro is defined with value 0.  In
2119 general, user code should not need to make use of this macro; the
2120 purpose of this macro is to ease implementation of the C++ runtime
2121 library provided with G++.
2122
2123 @item __LP64__
2124 @itemx _LP64
2125 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2126 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2127 @code{int} uses 32-bit.
2128
2129 @item __SSP__
2130 This macro is defined, with value 1, when @option{-fstack-protector} is in
2131 use.
2132
2133 @item __SSP_ALL__
2134 This macro is defined, with value 2, when @option{-fstack-protector-all} is
2135 in use.
2136
2137 @item __SSP_STRONG__
2138 This macro is defined, with value 3, when @option{-fstack-protector-strong} is
2139 in use.
2140
2141 @item __TIMESTAMP__
2142 This macro expands to a string constant that describes the date and time
2143 of the last modification of the current source file. The string constant
2144 contains abbreviated day of the week, month, day of the month, time in
2145 hh:mm:ss form, year and looks like @code{@w{"Sun Sep 16 01:03:52 1973"}}.
2146 If the day of the month is less than 10, it is padded with a space on the left.
2147
2148 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
2149 (once per compilation) and @code{__TIMESTAMP__} will expand to
2150 @code{@w{"??? ??? ?? ??:??:?? ????"}}.
2151
2152 @end table
2153
2154 @node System-specific Predefined Macros
2155 @subsection System-specific Predefined Macros
2156
2157 @cindex system-specific predefined macros
2158 @cindex predefined macros, system-specific
2159 @cindex reserved namespace
2160
2161 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2162 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2163 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2164 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2165 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2166 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2167 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2168
2169 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2170 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2171 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2172 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2173 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2174 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2175 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2176 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2177 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2178 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2179
2180 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2181 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2182 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2183 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2184 defined.
2185
2186 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2187 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2188 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2189 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2190 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2191 check specifically for features you need, using a tool such as
2192 @command{autoconf}.
2193
2194 @node C++ Named Operators
2195 @subsection C++ Named Operators
2196 @cindex named operators
2197 @cindex C++ named operators
2198 @cindex iso646.h
2199
2200 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2201 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2202 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2203 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2204 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2205 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2206 macro expanding to the appropriate punctuator.
2207
2208 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2209
2210 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2211 @item Named Operator @tab Punctuator
2212 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2213 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2214 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2215 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2216 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2217 @item @code{not}    @tab @code{!}
2218 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2219 @item @code{or}     @tab @code{||}
2220 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2221 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2222 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2223 @end multitable
2224
2225 @node Undefining and Redefining Macros
2226 @section Undefining and Redefining Macros
2227 @cindex undefining macros
2228 @cindex redefining macros
2229 @findex #undef
2230
2231 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2232 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2233 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2234 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2235 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2236 macro.
2237
2238 @smallexample
2239 #define FOO 4
2240 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2241 #undef FOO
2242 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2243 @end smallexample
2244
2245 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2246 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2247 need not have any resemblance to the old definition.
2248
2249 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2250 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2251 Two macro definitions are effectively the same if:
2252 @itemize @bullet
2253 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2254 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2255 @item If there are any parameters, they are the same.
2256 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2257 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2258 count as whitespace.
2259 @end itemize
2260
2261 @noindent
2262 These definitions are effectively the same:
2263 @smallexample
2264 #define FOUR (2 + 2)
2265 #define FOUR         (2    +    2)
2266 #define FOUR (2 /* @r{two} */ + 2)
2267 @end smallexample
2268 @noindent
2269 but these are not:
2270 @smallexample
2271 #define FOUR (2 + 2)
2272 #define FOUR ( 2+2 )
2273 #define FOUR (2 * 2)
2274 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2275 @end smallexample
2276
2277 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2278 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2279 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2280 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2281 instance, two different headers to define a common macro.  The
2282 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2283
2284 @node Directives Within Macro Arguments
2285 @section Directives Within Macro Arguments
2286 @cindex macro arguments and directives
2287
2288 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2289 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2290 behavior in these cases is undefined.
2291
2292 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2293 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2294 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2295 this limitation, and people would often be surprised that they could
2296 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2297 conditional compilation in the argument list to a normal library
2298 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2299 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2300 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2301 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2302 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2303 function-like macro invocation not present.
2304
2305 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2306 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2307 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2308 pathological example:
2309
2310 @smallexample
2311 #define f(x) x x
2312 f (1
2313 #undef f
2314 #define f 2
2315 f)
2316 @end smallexample
2317
2318 @noindent
2319 which expands to
2320
2321 @smallexample
2322 1 2 1 2
2323 @end smallexample
2324
2325 @noindent
2326 with the semantics described above.
2327
2328 @node Macro Pitfalls
2329 @section Macro Pitfalls
2330 @cindex problems with macros
2331 @cindex pitfalls of macros
2332
2333 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2334 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2335 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2336
2337 @menu
2338 * Misnesting::
2339 * Operator Precedence Problems::
2340 * Swallowing the Semicolon::
2341 * Duplication of Side Effects::
2342 * Self-Referential Macros::
2343 * Argument Prescan::
2344 * Newlines in Arguments::
2345 @end menu
2346
2347 @node Misnesting
2348 @subsection Misnesting
2349
2350 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2351 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2352 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2353 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2354 arguments.  For example,
2355
2356 @smallexample
2357 #define twice(x) (2*(x))
2358 #define call_with_1(x) x(1)
2359 call_with_1 (twice)
2360      @expansion{} twice(1)
2361      @expansion{} (2*(1))
2362 @end smallexample
2363
2364 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2365 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2366 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2367 For example,
2368
2369 @smallexample
2370 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2371 @dots{}
2372 strange(stderr) p, 35)
2373      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2374 @end smallexample
2375
2376 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2377 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2378 should be avoided.
2379
2380 @node Operator Precedence Problems
2381 @subsection Operator Precedence Problems
2382 @cindex parentheses in macro bodies
2383
2384 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2385 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2386 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2387 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2388 way.
2389
2390 Suppose you define a macro as follows,
2391
2392 @smallexample
2393 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2394 @end smallexample
2395
2396 @noindent
2397 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2398 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2399 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2400
2401 @smallexample
2402 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2403      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2404 @end smallexample
2405
2406 @noindent
2407 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2408 C make it equivalent to this:
2409
2410 @smallexample
2411 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2412 @end smallexample
2413
2414 @noindent
2415 What we want is this:
2416
2417 @smallexample
2418 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2419 @end smallexample
2420
2421 @noindent
2422 Defining the macro as
2423
2424 @smallexample
2425 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2426 @end smallexample
2427
2428 @noindent
2429 provides the desired result.
2430
2431 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2432 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2433 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2434 means something very different.  Here is what it expands to:
2435
2436 @smallexample
2437 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2438 @end smallexample
2439
2440 @noindent
2441 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2442 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2443 was intended to be inside.
2444
2445 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2446 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2447
2448 @smallexample
2449 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2450 @end smallexample
2451
2452 @node Swallowing the Semicolon
2453 @subsection Swallowing the Semicolon
2454 @cindex semicolons (after macro calls)
2455
2456 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2457 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2458 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2459 characters:
2460
2461 @smallexample
2462 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2463 @{ char *lim = (limit);         \
2464   while (p < lim) @{            \
2465     if (*p++ != ' ') @{         \
2466       p--; break; @}@}@}
2467 @end smallexample
2468
2469 @noindent
2470 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2471 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2472 be laid out if not part of a macro definition.
2473
2474 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2475 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2476 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2477 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2478 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2479 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2480
2481 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2482 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2483
2484 @smallexample
2485 if (*p != 0)
2486   SKIP_SPACES (p, lim);
2487 else @dots{}
2488 @end smallexample
2489
2490 @noindent
2491 The presence of two statements---the compound statement and a null
2492 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2493 makes invalid C code.
2494
2495 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2496 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2497
2498 @smallexample
2499 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2500 do @{ char *lim = (limit);         \
2501      while (p < lim) @{            \
2502        if (*p++ != ' ') @{         \
2503          p--; break; @}@}@}          \
2504 while (0)
2505 @end smallexample
2506
2507 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2508
2509 @smallexample
2510 do @{@dots{}@} while (0);
2511 @end smallexample
2512
2513 @noindent
2514 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2515 generate no extra code for it.
2516
2517 @node Duplication of Side Effects
2518 @subsection Duplication of Side Effects
2519
2520 @cindex side effects (in macro arguments)
2521 @cindex unsafe macros
2522 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2523
2524 @smallexample
2525 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2526 @end smallexample
2527
2528 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2529 as shown here,
2530
2531 @smallexample
2532 next = min (x + y, foo (z));
2533 @end smallexample
2534
2535 @noindent
2536 it expands as follows:
2537
2538 @smallexample
2539 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2540 @end smallexample
2541
2542 @noindent
2543 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2544 for @code{Y}.
2545
2546 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2547 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2548 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2549 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2550 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2551 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2552
2553 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2554 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2555 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2556 follows:
2557
2558 @smallexample
2559 #define min(X, Y)                \
2560 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2561    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2562    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2563 @end smallexample
2564
2565 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2566 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2567 This permits us to define local variables and assign each argument to
2568 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2569 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2570 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2571
2572 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2573 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2574 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2575 that variable in @code{min}:
2576
2577 @smallexample
2578 @group
2579 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2580 @dots{}
2581 @{
2582   int tem = foo (z);
2583   next = min (x + y, tem);
2584 @}
2585 @end group
2586 @end smallexample
2587
2588 @noindent
2589 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2590
2591 @node Self-Referential Macros
2592 @subsection Self-Referential Macros
2593 @cindex self-reference
2594
2595 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2596 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2597 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2598 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2599 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2600 the preprocessor output unchanged.  Consider an example:
2601
2602 @smallexample
2603 #define foo (4 + foo)
2604 @end smallexample
2605
2606 @noindent
2607 where @code{foo} is also a variable in your program.
2608
2609 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2610 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2611 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2612
2613 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2614 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2615 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2616 wherever @code{foo} is referred to.
2617
2618 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2619 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2620 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2621 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2622 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2623
2624 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2625 expands to itself.  If you write
2626
2627 @smallexample
2628 #define EPERM EPERM
2629 @end smallexample
2630
2631 @noindent
2632 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2633 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2634 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2635 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2636 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2637
2638 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2639 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2640 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2641 either.  Thus, if we have
2642
2643 @smallexample
2644 #define x (4 + y)
2645 #define y (2 * x)
2646 @end smallexample
2647
2648 @noindent
2649 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2650
2651 @smallexample
2652 @group
2653 x    @expansion{} (4 + y)
2654      @expansion{} (4 + (2 * x))
2655
2656 y    @expansion{} (2 * x)
2657      @expansion{} (2 * (4 + y))
2658 @end group
2659 @end smallexample
2660
2661 @noindent
2662 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2663 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2664
2665 @node Argument Prescan
2666 @subsection Argument Prescan
2667 @cindex expansion of arguments
2668 @cindex macro argument expansion
2669 @cindex prescan of macro arguments
2670
2671 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2672 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2673 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2674 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2675 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2676 macro calls in them.
2677
2678 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2679 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2680 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2681 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2682 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2683 same results.
2684
2685 You might expect the double scan to change the results when a
2686 self-referential macro is used in an argument of another macro
2687 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2688 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2689 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2690 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2691 second scan either.
2692
2693 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2694 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2695 that the prescan does make a difference in three special cases:
2696
2697 @itemize @bullet
2698 @item
2699 Nested calls to a macro.
2700
2701 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2702 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2703 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2704 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2705 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2706 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2707 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2708 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2709 be expanded.
2710
2711 @item
2712 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2713
2714 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2715 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2716 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2717 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2718 instance, if you have
2719
2720 @smallexample
2721 #define AFTERX(x) X_ ## x
2722 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2723 #define TABLESIZE 1024
2724 #define BUFSIZE TABLESIZE
2725 @end smallexample
2726
2727 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2728 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2729 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2730
2731 @item
2732 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2733
2734 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2735 wrong number of arguments.  Here is an example:
2736
2737 @smallexample
2738 #define foo  a,b
2739 #define bar(x) lose(x)
2740 #define lose(x) (1 + (x))
2741 @end smallexample
2742
2743 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2744 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2745 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2746 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2747 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2748 arithmetic operations:
2749
2750 @smallexample
2751 #define foo (a,b)
2752 @exdent or
2753 #define bar(x) lose((x))
2754 @end smallexample
2755
2756 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2757 definition from being interpreted as an argument separator.
2758
2759 @end itemize
2760
2761 @node Newlines in Arguments
2762 @subsection Newlines in Arguments
2763 @cindex newlines in macro arguments
2764
2765 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2766 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2767 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2768 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2769 different to the line containing the argument causing the problem.
2770
2771 Here is an example illustrating this:
2772
2773 @smallexample
2774 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2775
2776 ignore_second_arg (foo (),
2777                    ignored (),
2778                    syntax error);
2779 @end smallexample
2780
2781 @noindent
2782 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2783 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2784 even though the problematic code comes from line five.
2785
2786 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2787
2788 @node Conditionals
2789 @chapter Conditionals
2790 @cindex conditionals
2791
2792 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2793 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2794 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2795 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2796 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2797
2798 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2799 statement in C, but it is important to understand the difference between
2800 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2801 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2802 behave differently from run to run, depending on the data it is
2803 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2804 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2805 code to be included in the program depending on the situation at the
2806 time of compilation.
2807
2808 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2809 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2810 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2811 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2812 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2813 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2814 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2815 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2816 remains syntactically valid when it is not to be used.
2817
2818 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2819 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2820
2821 @menu
2822 * Conditional Uses::
2823 * Conditional Syntax::
2824 * Deleted Code::
2825 @end menu
2826
2827 @node Conditional Uses
2828 @section Conditional Uses
2829
2830 There are three general reasons to use a conditional.
2831
2832 @itemize @bullet
2833 @item
2834 A program may need to use different code depending on the machine or
2835 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2836 operating system may be erroneous on another operating system; for
2837 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2838 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2839 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2840 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2841 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2842
2843 @item
2844 You may want to be able to compile the same source file into two
2845 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2846 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2847 those data for debugging, and the other not.
2848
2849 @item
2850 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2851 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2852 @end itemize
2853
2854 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2855 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2856 conditionals.
2857
2858 @node Conditional Syntax
2859 @section Conditional Syntax
2860
2861 @findex #if
2862 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2863 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2864
2865 @menu
2866 * Ifdef::
2867 * If::
2868 * Defined::
2869 * Else::
2870 * Elif::
2871 @end menu
2872
2873 @node Ifdef
2874 @subsection Ifdef
2875 @findex #ifdef
2876 @findex #endif
2877
2878 The simplest sort of conditional is
2879
2880 @smallexample
2881 @group
2882 #ifdef @var{MACRO}
2883
2884 @var{controlled text}
2885
2886 #endif /* @var{MACRO} */
2887 @end group
2888 @end smallexample
2889
2890 @cindex conditional group
2891 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2892 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2893 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2894 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2895
2896 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2897 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2898 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2899 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2900 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2901 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2902 group in one file and end it in another.
2903
2904 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2905 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
2906 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
2907 that all comments and string literals inside a failing conditional group
2908 must still be properly ended.
2909
2910 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
2911 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
2912 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
2913 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
2914 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
2915 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
2916 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
2917
2918 @findex #ifndef
2919 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
2920 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
2921 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
2922 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
2923
2924 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
2925 Here are some samples.
2926
2927 @itemize @bullet
2928 @item
2929 Some macros are predefined on each kind of machine
2930 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
2931 code specially tuned for a particular machine.
2932
2933 @item
2934 System header files define more macros, associated with the features
2935 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
2936 using a system feature on a machine where it is not implemented.
2937
2938 @item
2939 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
2940 command line options when you compile the program.  You can arrange to
2941 compile the same source file into two different programs by choosing a
2942 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
2943 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
2944 state of the macro with command line options, perhaps set in the
2945 Makefile.  @xref{Invocation}.
2946
2947 @item
2948 Your program might have a special header file (often called
2949 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
2950 define or not define macros depending on the features of the system and
2951 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
2952 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
2953 @end itemize
2954
2955 @node If
2956 @subsection If
2957
2958 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
2959 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
2960
2961 @smallexample
2962 @group
2963 #if @var{expression}
2964
2965 @var{controlled text}
2966
2967 #endif /* @var{expression} */
2968 @end group
2969 @end smallexample
2970
2971 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
2972 restrictions.  It may contain
2973
2974 @itemize @bullet
2975 @item
2976 Integer constants.
2977
2978 @item
2979 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
2980 code.
2981
2982 @item
2983 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
2984 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
2985 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
2986 short-circuiting rules of standard C@.
2987
2988 @item
2989 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
2990 computation of the expression's value begins.
2991
2992 @item
2993 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
2994 are defined in the middle of an @samp{#if}.
2995
2996 @item
2997 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
2998 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
2999 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
3000 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
3001 function call parentheses are also treated as zero.
3002
3003 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
3004 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
3005 not a macro in an @samp{#if}.
3006 @end itemize
3007
3008 The preprocessor does not know anything about types in the language.
3009 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
3010 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
3011 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
3012 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
3013
3014 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
3015 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
3016 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
3017 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
3018 expression, and may give different results in some cases.  If the value
3019 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
3020 text} is included; otherwise it is skipped.
3021
3022 @node Defined
3023 @subsection Defined
3024
3025 @cindex @code{defined}
3026 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
3027 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
3028 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
3029 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
3030 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
3031 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
3032
3033 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
3034 existence at once.  For example,
3035
3036 @smallexample
3037 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
3038 @end smallexample
3039
3040 @noindent
3041 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
3042 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
3043
3044 Conditionals written like this:
3045
3046 @smallexample
3047 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
3048 @end smallexample
3049
3050 @noindent
3051 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
3052 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
3053 the value zero.
3054
3055 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
3056 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
3057 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
3058 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
3059 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
3060
3061 @node Else
3062 @subsection Else
3063
3064 @findex #else
3065 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
3066 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
3067 looks like:
3068
3069 @smallexample
3070 @group
3071 #if @var{expression}
3072 @var{text-if-true}
3073 #else /* Not @var{expression} */
3074 @var{text-if-false}
3075 #endif /* Not @var{expression} */
3076 @end group
3077 @end smallexample
3078
3079 @noindent
3080 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3081 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3082 opposite happens.
3083
3084 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3085
3086 @node Elif
3087 @subsection Elif
3088
3089 @findex #elif
3090 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3091 possible alternatives.  For example, you might have
3092
3093 @smallexample
3094 #if X == 1
3095 @dots{}
3096 #else /* X != 1 */
3097 #if X == 2
3098 @dots{}
3099 #else /* X != 2 */
3100 @dots{}
3101 #endif /* X != 2 */
3102 #endif /* X != 1 */
3103 @end smallexample
3104
3105 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3106 abbreviated as follows:
3107
3108 @smallexample
3109 #if X == 1
3110 @dots{}
3111 #elif X == 2
3112 @dots{}
3113 #else /* X != 2 and X != 1*/
3114 @dots{}
3115 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3116 @end smallexample
3117
3118 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3119 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3120 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3121 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3122 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3123 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3124
3125 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3126 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3127 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3128 @samp{#elif} directives within it have failed.
3129
3130 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3131 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3132
3133 @node Deleted Code
3134 @section Deleted Code
3135 @cindex commenting out code
3136
3137 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3138 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3139 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3140 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3141 syntax errors.
3142
3143 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3144 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3145 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3146 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3147 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3148
3149 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3150 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3151 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3152
3153 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3154 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3155 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3156 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3157 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3158 @samp{/*}.
3159
3160 @node Diagnostics
3161 @chapter Diagnostics
3162 @cindex diagnostic
3163 @cindex reporting errors
3164 @cindex reporting warnings
3165
3166 @findex #error
3167 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3168 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3169 are used as the error message.
3170
3171 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3172 combination of parameters which you know the program does not properly
3173 support.  For example, if you know that the program will not run
3174 properly on a VAX, you might write
3175
3176 @smallexample
3177 @group
3178 #ifdef __vax__
3179 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3180 #endif
3181 @end group
3182 @end smallexample
3183
3184 If you have several configuration parameters that must be set up by
3185 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3186 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3187
3188 @smallexample
3189 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3190 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3191 #endif
3192 @end smallexample
3193
3194 @findex #warning
3195 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3196 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3197 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3198
3199 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3200 directing the user to the header file which should be used instead.
3201
3202 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3203 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3204 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3205 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3206 problems with apostrophes and the like.
3207
3208 @node Line Control
3209 @chapter Line Control
3210 @cindex line control
3211
3212 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3213 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3214 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3215 reported as having appeared on the line of the source file where the
3216 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3217
3218 If you write a program which generates source code, such as the
3219 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3220 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3221 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3222 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3223 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3224 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3225
3226 @findex #line
3227 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3228 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3229 directive that specifies the original line number and source file name
3230 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3231 @samp{#line} has three variants:
3232
3233 @table @code
3234 @item #line @var{linenum}
3235 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3236 the line number which should be reported for the following line of
3237 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3238
3239 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3240 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3241 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3242 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3243 file it specifies, until something else happens to change that.
3244 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3245 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3246 @samp{#include}.
3247
3248 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3249 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3250 and most other compilers do.
3251
3252 @item #line @var{anything else}
3253 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3254 The result should match one of the above two forms.
3255 @end table
3256
3257 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3258 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3259 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3260 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3261 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3262
3263 @smallexample
3264 #line 1 "../src/gram.y"
3265 #include "gram.h"
3266 @end smallexample
3267
3268 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3269 chain; the directory containing the physical source file would not be
3270 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3271 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3272
3273 We made this change because the old behavior caused problems when
3274 generated source files were transported between machines.  For instance,
3275 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3276 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3277 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3278 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3279 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3280 build is likely to fail.
3281
3282 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3283 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3284 which would be visible searching from the directory containing the
3285 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3286 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3287 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3288 files, which is difficult and error-prone.
3289
3290 @node Pragmas
3291 @chapter Pragmas
3292
3293 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3294 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3295 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3296 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3297 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3298
3299 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3300 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3301 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3302 entire translation unit or source file.
3303
3304 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3305 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3306 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3307 recognized by previous versions are still recognized without the
3308 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3309 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3310 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3311
3312 @cindex @code{_Pragma}
3313 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3314 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3315 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3316 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3317 in a macro.
3318
3319 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3320 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3321 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3322 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3323 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3324 @samp{#pragma} directive.  For example,
3325
3326 @smallexample
3327 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3328 @end smallexample
3329
3330 @noindent
3331 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3332 same effect could be achieved using macros, for example
3333
3334 @smallexample
3335 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3336 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3337 @end smallexample
3338
3339 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3340 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3341 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3342 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3343 its own.
3344
3345 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3346 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3347 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3348
3349 @ftable @code
3350 @item #pragma GCC dependency
3351 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3352 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3353 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3354 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3355 other file is searched for using the normal include search path.
3356 Optional trailing text can be used to give more information in the
3357 warning message.
3358
3359 @smallexample
3360 #pragma GCC dependency "parse.y"
3361 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3362 @end smallexample
3363
3364 @item #pragma GCC poison
3365 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3366 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3367 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3368 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3369 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3370 after the directive, it is a hard error.  For example,
3371
3372 @smallexample
3373 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3374 sprintf(some_string, "hello");
3375 @end smallexample
3376
3377 @noindent
3378 will produce an error.
3379
3380 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3381 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3382 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3383 about system headers defining macros that use it.
3384
3385 For example,
3386
3387 @smallexample
3388 #define strrchr rindex
3389 #pragma GCC poison rindex
3390 strrchr(some_string, 'h');
3391 @end smallexample
3392
3393 @noindent
3394 will not produce an error.
3395
3396 @item #pragma GCC system_header
3397 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3398 current file to be treated as if it came from a system header.
3399 @xref{System Headers}.
3400
3401 @end ftable
3402
3403 @node Other Directives
3404 @chapter Other Directives
3405
3406 @findex #ident
3407 @findex #sccs
3408 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3409 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3410 the object file.  On other systems, the directive is ignored.  The
3411 @samp{#sccs} directive is a synonym for @samp{#ident}.
3412
3413 These directives are not part of the C standard, but they are not
3414 official GNU extensions either.  What historical information we have
3415 been able to find, suggests they originated with System V@.
3416
3417 @cindex null directive
3418 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3419 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3420 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3421 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3422 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3423 produce no output, rather than a line of output containing just a
3424 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3425
3426 @node Preprocessor Output
3427 @chapter Preprocessor Output
3428
3429 When the C preprocessor is used with the C or C++ compilers, it is
3430 integrated into the compiler and communicates a stream of binary tokens
3431 directly to the compiler's parser.  However, it can also be used in the
3432 more conventional standalone mode, where it produces textual output.
3433 @c FIXME: Document the library interface.
3434
3435 @cindex output format
3436 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3437 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3438 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3439 discarded.
3440
3441 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3442 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3443 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3444 to become a single space, with the exception that the first token on a
3445 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3446 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3447 original source file.  This is so the output is easy to read.
3448 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3449 whitespace where there was none in the original source, except where
3450 necessary to prevent an accidental token paste.
3451
3452 @cindex linemarkers
3453 Source file name and line number information is conveyed by lines
3454 of the form
3455
3456 @smallexample
3457 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3458 @end smallexample
3459
3460 @noindent
3461 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3462 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3463 that the following line originated in file @var{filename} at line
3464 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3465 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3466
3467 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3468 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3469 separate them.  Here is what the flags mean:
3470
3471 @table @samp
3472 @item 1
3473 This indicates the start of a new file.
3474 @item 2
3475 This indicates returning to a file (after having included another file).
3476 @item 3
3477 This indicates that the following text comes from a system header file,
3478 so certain warnings should be suppressed.
3479 @item 4
3480 This indicates that the following text should be treated as being
3481 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3482 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3483 @end table
3484
3485 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3486 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3487 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3488 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3489 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3490
3491 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3492 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3493 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3494 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3495 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3496 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3497 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3498 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3499 the directive name.
3500
3501 @node Traditional Mode
3502 @chapter Traditional Mode
3503
3504 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3505 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3506 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3507 preprocessor.
3508
3509 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3510 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3511 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3512
3513 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3514 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3515 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3516 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3517 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3518 that actually matter.
3519
3520 @menu
3521 * Traditional lexical analysis::
3522 * Traditional macros::
3523 * Traditional miscellany::
3524 * Traditional warnings::
3525 @end menu
3526
3527 @node Traditional lexical analysis
3528 @section Traditional lexical analysis
3529
3530 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3531 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3532 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3533
3534 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3535 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3536 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3537 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3538 do this.
3539
3540 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3541 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3542 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3543
3544 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3545 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3546 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3547 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3548 directive.
3549
3550 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3551 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3552 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3553 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3554 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3555 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3556
3557 @smallexample
3558 #if foo/**/bar
3559 @end smallexample
3560
3561 @noindent
3562 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3563 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3564 directive is equivalent to
3565
3566 @smallexample
3567 #if foo bar
3568 @end smallexample
3569
3570 @noindent
3571 rather than
3572
3573 @smallexample
3574 #if foobar
3575 @end smallexample
3576
3577 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3578 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3579 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3580 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3581 you will get a syntax error.
3582
3583 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3584 require matching quotes.  For example:
3585
3586 @smallexample
3587 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3588 "/* This is not a comment.  */
3589 /* @r{This is a comment.  The following #include directive
3590    is ill-formed.}  */
3591 #include <stdio.h
3592 @end smallexample
3593
3594 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3595 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3596
3597 @node Traditional macros
3598 @section Traditional macros
3599
3600 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3601 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3602 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3603 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3604 whitespace.
3605
3606 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3607 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}).  An
3608 unclosed string or character constant continues into the text
3609 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3610 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3611 produce a single token.
3612
3613 Normally comments are removed from the replacement text after the
3614 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3615 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3616 implementation removes comments even before saving the macro
3617 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3618 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3619
3620 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3621 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3622 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3623 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3624 macro replacement, do not expand.
3625
3626 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3627 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3628 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3629 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3630 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3631 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3632 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3633 offending macro invocation.
3634
3635 @smallexample
3636 #define PLUS +
3637 #define INC(x) PLUS+x
3638 INC(foo);
3639      @expansion{} ++foo;
3640 @end smallexample
3641
3642 Function-like macros are similar in form but quite different in
3643 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3644 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3645 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3646 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3647 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3648 closing quote is treated like any other character.  There is no
3649 facility for handling variadic macros.
3650
3651 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3652 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3653 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3654 whitespace.  In particular
3655
3656 @smallexample
3657 f( )
3658 @end smallexample
3659
3660 @noindent
3661 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3662 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3663 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3664 whitespace between the parentheses.
3665
3666 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3667 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3668 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3669
3670 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3671 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3672 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3673 example
3674
3675 @smallexample
3676 #define str(x) "x"
3677 str(/* @r{A comment} */some text )
3678      @expansion{} "some text "
3679 @end smallexample
3680
3681 @noindent
3682 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3683 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3684 pasting.
3685
3686 @smallexample
3687 #define suffix(x) foo_/**/x
3688 suffix(bar)
3689      @expansion{} foo_bar
3690 @end smallexample
3691
3692 @node Traditional miscellany
3693 @section Traditional miscellany
3694
3695 Here are some things to be aware of when using the traditional
3696 preprocessor.
3697
3698 @itemize @bullet
3699 @item
3700 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3701 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3702 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3703 follow the @samp{#}.
3704
3705 @item
3706 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3707 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3708 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3709 including extensions, with the exception that the effects of
3710 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3711
3712 @item
3713 __STDC__ is not defined.
3714
3715 @item
3716 If you use digraphs the behavior is undefined.
3717
3718 @item
3719 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3720 the behavior is undefined.
3721
3722 @end itemize
3723
3724 @node Traditional warnings
3725 @section Traditional warnings
3726 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3727 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3728 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3729 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3730 operators.
3731
3732 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3733
3734 @itemize @bullet
3735 @item
3736 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3737 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3738 but does not in ISO C@.
3739
3740 @item
3741 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3742 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3743 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3744 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3745 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3746 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3747 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3748 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3749 suggests avoiding it altogether.
3750
3751 @item
3752 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3753 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3754 that the macro is not expanded.
3755
3756 @item
3757 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3758
3759 @item
3760 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3761 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3762 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3763 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3764 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3765 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3766
3767 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3768 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3769 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3770 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3771 @end itemize
3772
3773 @node Implementation Details
3774 @chapter Implementation Details
3775
3776 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3777 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3778 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3779 change subtly in future implementations.
3780
3781 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3782 versions of CPP@.
3783
3784 @menu
3785 * Implementation-defined behavior::
3786 * Implementation limits::
3787 * Obsolete Features::
3788 * Differences from previous versions::
3789 @end menu
3790
3791 @node Implementation-defined behavior
3792 @section Implementation-defined behavior
3793 @cindex implementation-defined behavior
3794
3795 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3796 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3797 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3798 and stick to it.
3799 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3800
3801 @itemize @bullet
3802 @need 1000
3803 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3804 execution character set.
3805
3806 Currently, CPP requires its input to be ASCII or UTF-8.  The execution
3807 character set may be controlled by the user, with the
3808 @option{-fexec-charset} and @option{-fwide-exec-charset} options.
3809
3810 @item Identifier characters.
3811 @anchor{Identifier characters}
3812
3813 The C and C++ standards allow identifiers to be composed of @samp{_}
3814 and the alphanumeric characters.  C++ and C99 also allow universal
3815 character names, and C99 further permits implementation-defined
3816 characters.  GCC currently only permits universal character names if
3817 @option{-fextended-identifiers} is used, because the implementation of
3818 universal character names in identifiers is experimental.
3819
3820 GCC allows the @samp{$} character in identifiers as an extension for
3821 most targets.  This is true regardless of the @option{std=} switch,
3822 since this extension cannot conflict with standards-conforming
3823 programs.  When preprocessing assembler, however, dollars are not
3824 identifier characters by default.
3825
3826 Currently the targets that by default do not permit @samp{$} are AVR,
3827 IP2K, MMIX, MIPS Irix 3, ARM aout, and PowerPC targets for the AIX and
3828 BeOS operating systems.
3829
3830 You can override the default with @option{-fdollars-in-identifiers} or
3831 @option{fno-dollars-in-identifiers}.  @xref{fdollars-in-identifiers}.
3832
3833 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3834
3835 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3836 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3837 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3838 same column as it did in the original source file.
3839
3840 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3841
3842 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3843 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3844 values they would have on the target machine.
3845
3846 The compiler values a multi-character character constant a character
3847 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3848 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3849 character truncated to the width of a target character.  The final
3850 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3851 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3852 change from versions 3.1 and earlier of GCC)@.  If there are more
3853 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3854 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3855 ignored.
3856
3857 For example, @code{'ab'} for a target with an 8-bit @code{char} would be
3858 interpreted as @w{@samp{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3859 'b')}}, and @code{'\234a'} as @w{@samp{(int) ((unsigned char) '\234' *
3860 256 + (unsigned char) 'a')}}.
3861
3862 @item Source file inclusion.
3863
3864 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3865 @ref{Include Operation}.
3866
3867 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3868 @samp{#include} directive.
3869
3870 @xref{Computed Includes}.
3871
3872 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3873 results in a standard pragma.
3874
3875 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3876 question does not arise.
3877
3878 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3879 pragmas.
3880
3881 @end itemize
3882
3883 @node Implementation limits
3884 @section Implementation limits
3885 @cindex implementation limits
3886
3887 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3888 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3889 and all the others known.  It is intended that there should be as few limits
3890 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3891 please report that as a bug.  @xref{Bugs, , Reporting Bugs, gcc, Using
3892 the GNU Compiler Collection (GCC)}.
3893
3894 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3895 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3896 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3897 therefore depend on many things, such as the size of other things
3898 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3899 consumed by other processes on the same computer, etc.
3900
3901 @itemize @bullet
3902
3903 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
3904
3905 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
3906 The standard requires at least 15 levels.
3907
3908 @item Nesting levels of conditional inclusion.
3909
3910 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
3911 available memory.
3912
3913 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
3914
3915 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
3916 conditional expressions, it is limited only by available memory.
3917
3918 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
3919
3920 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
3921 requires only that the first 63 be significant.
3922
3923 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
3924
3925 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
3926 by available memory.
3927
3928 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
3929
3930 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
3931 required by the standard is 127.
3932
3933 @item Number of characters on a logical source line.
3934
3935 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
3936 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
3937 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
3938
3939 @item Maximum size of a source file.
3940
3941 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
3942 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
3943 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
3944 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
3945 may not be a limitation.
3946
3947 @end itemize
3948
3949 @node Obsolete Features
3950 @section Obsolete Features
3951
3952 CPP has a number of features which are present mainly for
3953 compatibility with older programs.  We discourage their use in new code.
3954 In some cases, we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
3955
3956 @menu
3957 * Assertions::
3958 * Obsolete once-only headers::
3959 @end menu
3960
3961 @node Assertions
3962 @subsection Assertions
3963 @cindex assertions
3964
3965 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
3966 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
3967 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
3968 define them with preprocessing directives or command-line options.
3969
3970 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
3971 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
3972 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
3973 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
3974 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
3975 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
3976 all.
3977
3978 @cindex predicates
3979 An assertion looks like this:
3980
3981 @smallexample
3982 #@var{predicate} (@var{answer})
3983 @end smallexample
3984
3985 @noindent
3986 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
3987 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
3988 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
3989 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
3990 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
3991 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
3992 answer.
3993
3994 @cindex testing predicates
3995 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
3996 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
3997 asserted as an answer for @code{machine}.
3998
3999 @smallexample
4000 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
4001 @end smallexample
4002
4003 @noindent
4004 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
4005 omitting the answer in the conditional:
4006
4007 @smallexample
4008 #if #machine
4009 @end smallexample
4010
4011 @findex #assert
4012 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
4013 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
4014 identifies assertions in conditionals.
4015
4016 @smallexample
4017 #assert @var{predicate} (@var{answer})
4018 @end smallexample
4019
4020 @noindent
4021 You may make several assertions with the same predicate and different
4022 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
4023 same predicate.  All the answers for any given predicate are
4024 simultaneously true.
4025
4026 @cindex assertions, canceling
4027 @findex #unassert
4028 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
4029 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
4030 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
4031 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
4032 leaving out the answer:
4033
4034 @smallexample
4035 #unassert @var{predicate}
4036 @end smallexample
4037
4038 @noindent
4039 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
4040 no effect.
4041
4042 You can also make or cancel assertions using command line options.
4043 @xref{Invocation}.
4044
4045 @node Obsolete once-only headers
4046 @subsection Obsolete once-only headers
4047
4048 CPP supports one more way of indicating that a header file should be
4049 read only once.  This is not as portable as a wrapper @samp{#ifndef},
4050 and we recommend you do not use it in new programs.
4051
4052 A way to prevent a header file from being included more than once is
4053 with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is seen
4054 when scanning a header file, that file will never be read again, no
4055 matter what.
4056
4057 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
4058 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
4059 in a portable program.
4060
4061 @node Differences from previous versions
4062 @section Differences from previous versions
4063 @cindex differences from previous versions
4064
4065 This section details behavior which has changed from previous versions
4066 of CPP@.  We do not plan to change it again in the near future, but
4067 we do not promise not to, either.
4068
4069 The ``previous versions'' discussed here are 2.95 and before.  The
4070 behavior of GCC 3.0 is mostly the same as the behavior of the widely
4071 used 2.96 and 2.97 development snapshots.  Where there are differences,
4072 they generally represent bugs in the snapshots.
4073
4074 @itemize @bullet
4075
4076 @item -I- deprecated
4077
4078 This option has been deprecated in 4.0.  @option{-iquote} is meant to
4079 replace the need for this option.
4080
4081 @item Order of evaluation of @samp{#} and @samp{##} operators
4082
4083 The standard does not specify the order of evaluation of a chain of
4084 @samp{##} operators, nor whether @samp{#} is evaluated before, after, or
4085 at the same time as @samp{##}.  You should therefore not write any code
4086 which depends on any specific ordering.  It is possible to guarantee an
4087 ordering, if you need one, by suitable use of nested macros.
4088
4089 An example of where this might matter is pasting the arguments @samp{1},
4090 @samp{e} and @samp{-2}.  This would be fine for left-to-right pasting,
4091 but right-to-left pasting would produce an invalid token @samp{e-2}.
4092
4093 GCC 3.0 evaluates @samp{#} and @samp{##} at the same time and strictly
4094 left to right.  Older versions evaluated all @samp{#} operators first,
4095 then all @samp{##} operators, in an unreliable order.
4096
4097 @item The form of whitespace between tokens in preprocessor output
4098
4099 @xref{Preprocessor Output}, for the current textual format.  This is
4100 also the format used by stringification.  Normally, the preprocessor
4101 communicates tokens directly to the compiler's parser, and whitespace
4102 does not come up at all.
4103
4104 Older versions of GCC preserved all whitespace provided by the user and
4105 inserted lots more whitespace of their own, because they could not
4106 accurately predict when extra spaces were needed to prevent accidental
4107 token pasting.
4108
4109 @item Optional argument when invoking rest argument macros
4110
4111 As an extension, GCC permits you to omit the variable arguments entirely
4112 when you use a variable argument macro.  This is forbidden by the 1999 C
4113 standard, and will provoke a pedantic warning with GCC 3.0.  Previous
4114 versions accepted it silently.
4115
4116 @item @samp{##} swallowing preceding text in rest argument macros
4117
4118 Formerly, in a macro expansion, if @samp{##} appeared before a variable
4119 arguments parameter, and the set of tokens specified for that argument
4120 in the macro invocation was empty, previous versions of CPP would
4121 back up and remove the preceding sequence of non-whitespace characters
4122 (@strong{not} the preceding token).  This extension is in direct
4123 conflict with the 1999 C standard and has been drastically pared back.
4124
4125 In the current version of the preprocessor, if @samp{##} appears between
4126 a comma and a variable arguments parameter, and the variable argument is
4127 omitted entirely, the comma will be removed from the expansion.  If the
4128 variable argument is empty, or the token before @samp{##} is not a
4129 comma, then @samp{##} behaves as a normal token paste.
4130
4131 @item @samp{#line} and @samp{#include}
4132
4133 The @samp{#line} directive used to change GCC's notion of the
4134 ``directory containing the current file'', used by @samp{#include} with
4135 a double-quoted header file name.  In 3.0 and later, it does not.
4136 @xref{Line Control}, for further explanation.
4137
4138 @item Syntax of @samp{#line}
4139
4140 In GCC 2.95 and previous, the string constant argument to @samp{#line}
4141 was treated the same way as the argument to @samp{#include}: backslash
4142 escapes were not honored, and the string ended at the second @samp{"}.
4143 This is not compliant with the C standard.  In GCC 3.0, an attempt was
4144 made to correct the behavior, so that the string was treated as a real
4145 string constant, but it turned out to be buggy.  In 3.1, the bugs have
4146 been fixed.  (We are not fixing the bugs in 3.0 because they affect
4147 relatively few people and the fix is quite invasive.)
4148
4149 @end itemize
4150
4151 @node Invocation
4152 @chapter Invocation
4153 @cindex invocation
4154 @cindex command line
4155
4156 Most often when you use the C preprocessor you will not have to invoke it
4157 explicitly: the C compiler will do so automatically.  However, the
4158 preprocessor is sometimes useful on its own.  All the options listed
4159 here are also acceptable to the C compiler and have the same meaning,
4160 except that the C compiler has different rules for specifying the output
4161 file.
4162
4163 @emph{Note:} Whether you use the preprocessor by way of @command{gcc}
4164 or @command{cpp}, the @dfn{compiler driver} is run first.  This
4165 program's purpose is to translate your command into invocations of the
4166 programs that do the actual work.  Their command line interfaces are
4167 similar but not identical to the documented interface, and may change
4168 without notice.
4169
4170 @ignore
4171 @c man begin SYNOPSIS
4172 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4173     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-iquote}@var{dir}@dots{}]
4174     [@option{-W}@var{warn}@dots{}]
4175     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4176     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}]
4177     [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4178     [@option{-P}] [@option{-fno-working-directory}]
4179     [@option{-x} @var{language}] [@option{-std=}@var{standard}]
4180     @var{infile} @var{outfile}
4181
4182 Only the most useful options are listed here; see below for the remainder.
4183 @c man end
4184 @c man begin SEEALSO
4185 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4186 gcc(1), as(1), ld(1), and the Info entries for @file{cpp}, @file{gcc}, and
4187 @file{binutils}.
4188 @c man end
4189 @end ignore
4190
4191 @c man begin OPTIONS
4192 The C preprocessor expects two file names as arguments, @var{infile} and
4193 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4194 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4195 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4196
4197 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4198 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4199 means to write to standard output.  Also, if either file is omitted, it
4200 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4201
4202 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4203 which take an argument may have that argument appear either immediately
4204 after the option, or with a space between option and argument:
4205 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4206
4207 @cindex grouping options
4208 @cindex options, grouping
4209 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4210 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4211 @w{@samp{-d -M}}.
4212
4213 @cindex options
4214 @include cppopts.texi
4215 @c man end
4216
4217 @node Environment Variables
4218 @chapter Environment Variables
4219 @cindex environment variables
4220 @c man begin ENVIRONMENT
4221
4222 This section describes the environment variables that affect how CPP
4223 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4224 when searching for include files, or to control dependency output.
4225
4226 Note that you can also specify places to search using options such as
4227 @option{-I}, and control dependency output with options like
4228 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4229 environment variables, which in turn take precedence over the
4230 configuration of GCC@.
4231
4232 @include cppenv.texi
4233 @c man end
4234
4235 @page
4236 @include fdl.texi
4237
4238 @page
4239 @node Index of Directives
4240 @unnumbered Index of Directives
4241 @printindex fn
4242
4243 @node Option Index
4244 @unnumbered Option Index
4245 @noindent
4246 CPP's command line options and environment variables are indexed here
4247 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4248 @printindex op
4249
4250 @page
4251 @node Concept Index
4252 @unnumbered Concept Index
4253 @printindex cp
4254
4255 @bye