Import a stripped down version of gcc-4.1.1
[dragonfly.git] / contrib / gcc-4.1 / 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 Programming
54 @direntry
55 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
56 @end direntry
57 @end ifinfo
58
59 @titlepage
60 @title The C Preprocessor
61 @subtitle for GCC version @value{version-GCC}
62 @author Richard M. Stallman
63 @author Zachary Weinberg
64 @page
65 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
66 @c override it.
67 @vskip 0pt plus 1filll
68 @insertcopying
69 @end titlepage
70 @contents
71 @page
72
73 @ifnottex
74 @node Top
75 @top
76 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
77 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
78 useful on its own.
79
80 @menu
81 * Overview::
82 * Header Files::
83 * Macros::
84 * Conditionals::
85 * Diagnostics::
86 * Line Control::
87 * Pragmas::
88 * Other Directives::
89 * Preprocessor Output::
90 * Traditional Mode::
91 * Implementation Details::
92 * Invocation::
93 * Environment Variables::
94 * GNU Free Documentation License::
95 * Index of Directives::
96 * Option Index::
97 * Concept Index::
98
99 @detailmenu
100  --- The Detailed Node Listing ---
101
102 Overview
103
104 * Character sets::
105 * Initial processing::
106 * Tokenization::
107 * The preprocessing language::
108
109 Header Files
110
111 * Include Syntax::
112 * Include Operation::
113 * Search Path::
114 * Once-Only Headers::
115 * Computed Includes::
116 * Wrapper Headers::
117 * System Headers::
118
119 Macros
120
121 * Object-like Macros::
122 * Function-like Macros::
123 * Macro Arguments::
124 * Stringification::
125 * Concatenation::
126 * Variadic Macros::
127 * Predefined Macros::
128 * Undefining and Redefining Macros::
129 * Directives Within Macro Arguments::
130 * Macro Pitfalls::
131
132 Predefined Macros
133
134 * Standard Predefined Macros::
135 * Common Predefined Macros::
136 * System-specific Predefined Macros::
137 * C++ Named Operators::
138
139 Macro Pitfalls
140
141 * Misnesting::
142 * Operator Precedence Problems::
143 * Swallowing the Semicolon::
144 * Duplication of Side Effects::
145 * Self-Referential Macros::
146 * Argument Prescan::
147 * Newlines in Arguments::
148
149 Conditionals
150
151 * Conditional Uses::
152 * Conditional Syntax::
153 * Deleted Code::
154
155 Conditional Syntax
156
157 * Ifdef::
158 * If::
159 * Defined::
160 * Else::
161 * Elif::
162
163 Implementation Details
164
165 * Implementation-defined behavior::
166 * Implementation limits::
167 * Obsolete Features::
168 * Differences from previous versions::
169
170 Obsolete Features
171
172 * Assertions::
173 * Obsolete once-only headers::
174
175 @end detailmenu
176 @end menu
177
178 @insertcopying
179 @end ifnottex
180
181 @node Overview
182 @chapter Overview
183 @c man begin DESCRIPTION
184 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
185 that is used automatically by the C compiler to transform your program
186 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
187 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
188 constructs.
189
190 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
191 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
192 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
193 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
194 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
195 preserving characteristics of the input which are not significant to
196 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
197 will be removed, and the Makefile will not work.
198
199 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
200 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
201 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
202 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
203 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
204 instead of native language comments, and keeping macros simple.
205
206 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
207 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
208 facilities.  Most high level programming languages have their own
209 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
210 try a true general text processor, such as GNU M4.
211
212 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
213 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
214 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
215 few things required by the standard.  These are features which are
216 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
217 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
218 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
219 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
220 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
221
222 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
223 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
224 behavior does not conflict with traditional semantics, the
225 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
226 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
227 Mode}.
228
229 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
230 manual refer to GNU CPP@.
231 @c man end
232
233 @menu
234 * Character sets::
235 * Initial processing::
236 * Tokenization::
237 * The preprocessing language::
238 @end menu
239
240 @node Character sets
241 @section Character sets
242
243 Source code character set processing in C and related languages is
244 rather complicated.  The C standard discusses two character sets, but
245 there are really at least four.
246
247 The files input to CPP might be in any character set at all.  CPP's
248 very first action, before it even looks for line boundaries, is to
249 convert the file into the character set it uses for internal
250 processing.  That set is what the C standard calls the @dfn{source}
251 character set.  It must be isomorphic with ISO 10646, also known as
252 Unicode.  CPP uses the UTF-8 encoding of Unicode.
253
254 At present, GNU CPP does not implement conversion from arbitrary file
255 encodings to the source character set.  Use of any encoding other than
256 plain ASCII or UTF-8, except in comments, will cause errors.  Use of
257 encodings that are not strict supersets of ASCII, such as Shift JIS,
258 may cause errors even if non-ASCII characters appear only in comments.
259 We plan to fix this in the near future.
260
261 All preprocessing work (the subject of the rest of this manual) is
262 carried out in the source character set.  If you request textual
263 output from the preprocessor with the @option{-E} option, it will be
264 in UTF-8.
265
266 After preprocessing is complete, string and character constants are
267 converted again, into the @dfn{execution} character set.  This
268 character set is under control of the user; the default is UTF-8,
269 matching the source character set.  Wide string and character
270 constants have their own character set, which is not called out
271 specifically in the standard.  Again, it is under control of the user.
272 The default is UTF-16 or UTF-32, whichever fits in the target's
273 @code{wchar_t} type, in the target machine's byte
274 order.@footnote{UTF-16 does not meet the requirements of the C
275 standard for a wide character set, but the choice of 16-bit
276 @code{wchar_t} is enshrined in some system ABIs so we cannot fix
277 this.}  Octal and hexadecimal escape sequences do not undergo
278 conversion; @t{'\x12'} has the value 0x12 regardless of the currently
279 selected execution character set.  All other escapes are replaced by
280 the character in the source character set that they represent, then
281 converted to the execution character set, just like unescaped
282 characters.
283
284 Unless the experimental @option{-fextended-identifiers} option is used,
285 GCC does not permit the use of characters outside the ASCII range, nor
286 @samp{\u} and @samp{\U} escapes, in identifiers.  Even with that
287 option, characters outside the ASCII range can only be specified with
288 the @samp{\u} and @samp{\U} escapes, not used directly in identifiers.
289
290 @node Initial processing
291 @section Initial processing
292
293 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
294 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
295 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
296 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
297 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
298 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
299 standard.
300
301 @enumerate
302 @item
303 @cindex line endings
304 The input file is read into memory and broken into lines.
305
306 Different systems use different conventions to indicate the end of a
307 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
308 LF}} and @kbd{CR} as end-of-line markers.  These are the canonical
309 sequences used by Unix, DOS and VMS, and the classic Mac OS (before
310 OSX) respectively.  You may therefore safely copy source code written
311 on any of those systems to a different one and use it without
312 conversion.  (GCC may lose track of the current line number if a file
313 doesn't consistently use one convention, as sometimes happens when it
314 is edited on computers with different conventions that share a network
315 file system.)
316
317 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
318 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
319 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
320 warning message.
321
322 @item
323 @cindex trigraphs
324 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
325 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
326 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
327 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
328 converts them.
329
330 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
331 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
332 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
333 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
334 constant for a newline.
335
336 Trigraphs are not popular and many compilers implement them
337 incorrectly.  Portable code should not rely on trigraphs being either
338 converted or ignored.  With @option{-Wtrigraphs} GCC will warn you
339 when a trigraph may change the meaning of your program if it were
340 converted.  @xref{Wtrigraphs}.
341
342 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks
343 from being confused with a trigraph by inserting a backslash between
344 the question marks, or by separating the string literal at the
345 trigraph and making use of string literal concatenation.  @t{"(??\?)"}
346 is the string @samp{(???)}, not @samp{(?]}.  Traditional C compilers
347 do not recognize these idioms.
348
349 The nine trigraphs and their replacements are
350
351 @smallexample
352 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
353 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
354 @end smallexample
355
356 @item
357 @cindex continued lines
358 @cindex backslash-newline
359 Continued lines are merged into one long line.
360
361 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
362 backslash is removed and the following line is joined with the current
363 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
364 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
365 only at white space.)
366
367 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
368 @dfn{backslash-newline}.
369
370 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
371 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
372 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
373 line, GCC will warn you about it.
374
375 @item
376 @cindex comments
377 @cindex line comments
378 @cindex block comments
379 All comments are replaced with single spaces.
380
381 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
382 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
383 nest:
384
385 @smallexample
386 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
387 @end smallexample
388
389 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
390 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
391 because they would end in the same place anyway.
392
393 @smallexample
394 // @r{this is} // @r{one comment}
395 @r{text outside comment}
396 @end smallexample
397 @end enumerate
398
399 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
400
401 @smallexample
402 @group
403 /* @r{block comment}
404    // @r{contains line comment}
405    @r{yet more comment}
406  */ @r{outside comment}
407
408 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
409 @end group
410 @end smallexample
411
412 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
413 comment.
414
415 @smallexample
416 @group
417  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
418     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
419 @end group
420 @end smallexample
421
422 Comments are not recognized within string literals.
423 @t{@w{"/* blah */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not
424 an empty string.
425
426 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
427 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
428 of the C standard, they are an official part of the language.
429
430 Since these transformations happen before all other processing, you can
431 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
432 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
433 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
434 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
435 For example:
436
437 @smallexample
438 @group
439 /\
440 *
441 */ # /*
442 */ defi\
443 ne FO\
444 O 10\
445 20
446 @end group
447 @end smallexample
448
449 @noindent
450 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
451 extremely confusing and should not be used in code intended to be
452 readable.
453
454 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
455 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
456 program, however.
457
458 @node Tokenization
459 @section Tokenization
460
461 @cindex tokens
462 @cindex preprocessing tokens
463 After the textual transformations are finished, the input file is
464 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
465 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
466 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
467 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
468 but it is often necessary to avoid ambiguities.
469
470 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
471 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
472 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
473 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
474 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
475 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
476 could not.
477
478 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
479 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
480 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
481
482 @smallexample
483 @group
484 #define foo() bar
485 foo()baz
486      @expansion{} bar baz
487 @emph{not}
488      @expansion{} barbaz
489 @end group
490 @end smallexample
491
492 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
493 preprocessing token becomes one compiler token.
494
495 @cindex identifiers
496 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
497 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
498 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
499 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
500 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
501 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
502 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
503 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
504
505 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
506 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
507 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
508
509 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
510 part of the ``basic source character set'', at the implementation's
511 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
512 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
513 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  The implementation of this
514 feature in GCC is experimental; such characters are only accepted in
515 the @samp{\u} and @samp{\U} forms and only if
516 @option{-fextended-identifiers} is used.
517
518 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
519 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
520 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
521 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
522 option.  @xref{Invocation}.
523
524 @cindex numbers
525 @cindex preprocessing numbers
526 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
527 category includes all the normal integer and floating point constants
528 one expects of C, but also a number of other things one might not
529 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
530 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
531 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
532 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
533 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
534 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
535 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
536
537 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
538 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
539 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
540 which is complicated.  The definition also permits you to split an
541 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
542 pasted back together with the @samp{##} operator.
543
544 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
545 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
546 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
547 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
548 might have intended.
549
550 @cindex string literals
551 @cindex string constants
552 @cindex character constants
553 @cindex header file names
554 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
555 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
556 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
557 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
558 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
559 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
560 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
561 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
562 the length of a character constant, but the value of a character
563 constant that contains more than one character is
564 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
565
566 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
567 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
568 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
569 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
570 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
571 Operation}.
572
573 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
574 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
575 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
576 from previous versions}.
577
578 @cindex punctuators
579 @cindex digraphs
580 @cindex alternative tokens
581 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
582 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
583 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
584 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
585 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
586 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
587 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
588 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
589 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
590 their corresponding normal punctuators are:
591
592 @smallexample
593 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
594 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
595 @end smallexample
596
597 @cindex other tokens
598 Any other single character is considered ``other''.  It is passed on to
599 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
600 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
601 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
602 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
603 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
604 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
605 implementation.  This will change when proper support for international
606 character sets is added to GCC@.
607
608 NUL is a special case because of the high probability that its
609 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
610 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
611 silently ignored, just as any other character would be.  In running
612 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
613 have the same meaning.
614
615 @smallexample
616 #define X^@@1
617 #define X 1
618 @end smallexample
619
620 @noindent
621 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
622 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
623 warning message.
624
625 @node The preprocessing language
626 @section The preprocessing language
627 @cindex directives
628 @cindex preprocessing directives
629 @cindex directive line
630 @cindex directive name
631
632 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
633 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
634 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
635 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
636 what most people think of as the preprocessor's job.
637
638 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
639 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
640
641 @itemize @bullet
642 @item
643 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
644 substituted into your program.
645
646 @item
647 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
648 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
649 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
650 automatically defined for you.
651
652 @item
653 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
654 program according to various conditions.
655
656 @item
657 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
658 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
659 control to inform the compiler where each source line originally came
660 from.
661
662 @item
663 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
664 or warnings.
665 @end itemize
666
667 There are a few more, less useful, features.
668
669 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
670 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
671 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
672 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
673 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
674 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
675 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
676 the directive that defines a macro.
677
678 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
679 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
680 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
681 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
682
683 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
684 preprocessing directives.
685
686 Some directives require arguments; these make up the rest of the
687 directive line and must be separated from the directive name by
688 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
689 name and the intended expansion of the macro.
690
691 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
692 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
693 which extends past the end of the line.  In either case, when the
694 directive is processed, the continuations have already been merged with
695 the first line to make one long line.
696
697 @node Header Files
698 @chapter Header Files
699
700 @cindex header file
701 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
702 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
703 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
704 C preprocessing directive @samp{#include}.
705
706 Header files serve two purposes.
707
708 @itemize @bullet
709 @item
710 @cindex system header files
711 System header files declare the interfaces to parts of the operating
712 system.  You include them in your program to supply the definitions and
713 declarations you need to invoke system calls and libraries.
714
715 @item
716 Your own header files contain declarations for interfaces between the
717 source files of your program.  Each time you have a group of related
718 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
719 several different source files, it is a good idea to create a header
720 file for them.
721 @end itemize
722
723 Including a header file produces the same results as copying the header
724 file into each source file that needs it.  Such copying would be
725 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
726 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
727 can be changed in one place, and programs that include the header file
728 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
729 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
730 as the risk that a failure to find one copy will result in
731 inconsistencies within a program.
732
733 In C, the usual convention is to give header files names that end with
734 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
735 underscores in header file names, and at most one dot.
736
737 @menu
738 * Include Syntax::
739 * Include Operation::
740 * Search Path::
741 * Once-Only Headers::
742 * Computed Includes::
743 * Wrapper Headers::
744 * System Headers::
745 @end menu
746
747 @node Include Syntax
748 @section Include Syntax
749
750 @findex #include
751 Both user and system header files are included using the preprocessing
752 directive @samp{#include}.  It has two variants:
753
754 @table @code
755 @item #include <@var{file}>
756 This variant is used for system header files.  It searches for a file
757 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
758 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
759
760 @item #include "@var{file}"
761 This variant is used for header files of your own program.  It
762 searches for a file named @var{file} first in the directory containing
763 the current file, then in the quote directories and then the same
764 directories used for @code{<@var{file}>}.  You can prepend directories
765 to the list of quote directories with the @option{-iquote} option.
766 @end table
767
768 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
769 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
770 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
771 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
772
773 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
774 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
775 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
776 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
777 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
778 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
779 to use only @samp{/}.)
780
781 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
782 after the file name.
783
784 @node Include Operation
785 @section Include Operation
786
787 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
788 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
789 current file.  The output from the preprocessor contains the output
790 already generated, followed by the output resulting from the included
791 file, followed by the output that comes from the text after the
792 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
793 @file{header.h} as follows,
794
795 @smallexample
796 char *test (void);
797 @end smallexample
798
799 @noindent
800 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
801 like this,
802
803 @smallexample
804 int x;
805 #include "header.h"
806
807 int
808 main (void)
809 @{
810   puts (test ());
811 @}
812 @end smallexample
813
814 @noindent
815 the compiler will see the same token stream as it would if
816 @file{program.c} read
817
818 @smallexample
819 int x;
820 char *test (void);
821
822 int
823 main (void)
824 @{
825   puts (test ());
826 @}
827 @end smallexample
828
829 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
830 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
831 included from another file.  The include file could even contain the
832 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
833 the end of a statement that was started in the including file.  However,
834 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
835 literals which have not been closed by the end of an included file are
836 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
837 the file.
838
839 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
840 syntactic units---function declarations or definitions, type
841 declarations, etc.
842
843 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
844 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
845 final newline.
846
847 @node Search Path
848 @section Search Path
849
850 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
851 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
852 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
853
854 @smallexample
855 /usr/local/include
856 @var{libdir}/gcc/@var{target}/@var{version}/include
857 /usr/@var{target}/include
858 /usr/include
859 @end smallexample
860
861 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
862 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
863 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
864 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
865 version of GCC in use.
866
867 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
868 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
869 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
870 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
871 this case, the option is ignored and the search order for system
872 directories remains unchanged.
873
874 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
875 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
876 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
877 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
878
879 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
880 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
881 operating system kernel or some other program that does not use the
882 standard C library facilities, or the standard C library itself.
883 @option{-I} options are not ignored as described above when
884 @option{-nostdinc} is in effect.
885
886 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
887 first in the directory containing the current file, then in the
888 directories as specified by @option{-iquote} options, then in the same
889 places it would have looked for a header requested with angle
890 brackets.  For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
891 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
892 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
893
894 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
895 directory containing the current file.
896
897 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
898 This has two effects.  First, directories appearing before the
899 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
900 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
901 headers.  Second, the directory containing the current file is not
902 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
903 named by an @option{-I} switch.  @option{-I-} is deprecated, @option{-iquote}
904 should be used instead.
905
906 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
907 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
908 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
909 compiler's current working directory for header files.  That may or may
910 not be the same as the directory containing the current file.
911
912 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
913 @option{-I./-}.
914
915 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
916 generally less useful.  @xref{Invocation}.
917
918 @node Once-Only Headers
919 @section Once-Only Headers
920 @cindex repeated inclusion
921 @cindex including just once
922 @cindex wrapper @code{#ifndef}
923
924 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
925 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
926 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
927 it will certainly waste time.
928
929 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
930 of the file in a conditional, like this:
931
932 @smallexample
933 @group
934 /* File foo.  */
935 #ifndef FILE_FOO_SEEN
936 #define FILE_FOO_SEEN
937
938 @var{the entire file}
939
940 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
941 @end group
942 @end smallexample
943
944 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
945 When the header is included again, the conditional will be false,
946 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
947 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
948 twice.
949
950 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
951 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
952 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
953 not bother to rescan the file at all.
954
955 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
956 this optimization.
957
958 @cindex controlling macro
959 @cindex guard macro
960 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
961 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
962 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
963 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
964 file, the macro name should contain the name of the file and some
965 additional text, to avoid conflicts with other header files.
966
967 @node Computed Includes
968 @section Computed Includes
969 @cindex computed includes
970 @cindex macros in include
971
972 Sometimes it is necessary to select one of several different header
973 files to be included into your program.  They might specify
974 configuration parameters to be used on different sorts of operating
975 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
976
977 @smallexample
978 #if SYSTEM_1
979 # include "system_1.h"
980 #elif SYSTEM_2
981 # include "system_2.h"
982 #elif SYSTEM_3
983 @dots{}
984 #endif
985 @end smallexample
986
987 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
988 ability to use a macro for the header name.  This is called a
989 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
990 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
991
992 @smallexample
993 #define SYSTEM_H "system_1.h"
994 @dots{}
995 #include SYSTEM_H
996 @end smallexample
997
998 @noindent
999 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
1000 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
1001 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
1002 @option{-D} option.
1003
1004 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
1005 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
1006 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
1007 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
1008 if you use double-quote includes, which are close enough to string
1009 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
1010
1011 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
1012 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
1013 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
1014 like running text would be.
1015
1016 If the line expands to a single string constant, the contents of that
1017 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
1018 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
1019 escapes in the string.  Therefore
1020
1021 @smallexample
1022 #define HEADER "a\"b"
1023 #include HEADER
1024 @end smallexample
1025
1026 @noindent
1027 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
1028 to the rules for double-quoted includes.
1029
1030 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
1031 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
1032 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
1033 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
1034 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
1035 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
1036 according to the rules for angle-bracket includes.
1037
1038 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
1039 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
1040 if the result of expansion does not match either of the two expected
1041 forms.
1042
1043 These rules are implementation-defined behavior according to the C
1044 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1045 computed includes differently, we recommend you use only a single
1046 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1047 minimize confusion for people reading your program.
1048
1049 @node Wrapper Headers
1050 @section Wrapper Headers
1051 @cindex wrapper headers
1052 @cindex overriding a header file
1053 @findex #include_next
1054
1055 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1056 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1057 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1058 a new header file with the same name and insert it in the search path
1059 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1060 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1061 the old header from the new one?
1062
1063 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1064 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1065 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1066 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1067
1068 You could include the old header with an absolute pathname:
1069 @smallexample
1070 #include "/usr/include/old-header.h"
1071 @end smallexample
1072 @noindent
1073 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1074 would have to edit the new headers to match.
1075
1076 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1077 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1078 @emph{next} file with this name''.  This directive works like
1079 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1080 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1081 in which the current file was found.
1082
1083 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1084 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1085 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1086 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1087 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1088 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1089
1090 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1091 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1092 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1093 file named, starting with the directory in the search path after the one
1094 where the current file was found.
1095
1096 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1097 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1098 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1099 program; it should be used only to make global corrections along the
1100 lines of @command{fixincludes}.
1101
1102 @node System Headers
1103 @section System Headers
1104 @cindex system header files
1105
1106 The header files declaring interfaces to the operating system and
1107 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1108 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1109 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1110 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1111 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1112 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1113 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1114 because of code in macros defined in system headers.
1115
1116 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1117 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1118 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1119
1120 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1121 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1122 found in that directory will be considered system headers.
1123
1124 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1125 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1126 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1127 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1128 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1129
1130 @findex #pragma GCC system_header
1131 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1132 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1133 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1134 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1135 system_header}} has no effect in the primary source file.
1136
1137 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1138 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1139 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1140 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1141 or from the command line.
1142
1143 @node Macros
1144 @chapter Macros
1145
1146 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1147 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1148 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1149 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1150 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1151
1152 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1153 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1154 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1155 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1156 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1157 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1158 macros when you are compiling C++.
1159
1160 @menu
1161 * Object-like Macros::
1162 * Function-like Macros::
1163 * Macro Arguments::
1164 * Stringification::
1165 * Concatenation::
1166 * Variadic Macros::
1167 * Predefined Macros::
1168 * Undefining and Redefining Macros::
1169 * Directives Within Macro Arguments::
1170 * Macro Pitfalls::
1171 @end menu
1172
1173 @node Object-like Macros
1174 @section Object-like Macros
1175 @cindex object-like macro
1176 @cindex symbolic constants
1177 @cindex manifest constants
1178
1179 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1180 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1181 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1182 symbolic names to numeric constants.
1183
1184 @findex #define
1185 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1186 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1187 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1188 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1189
1190 @smallexample
1191 #define BUFFER_SIZE 1024
1192 @end smallexample
1193
1194 @noindent
1195 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1196 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1197 there comes a C statement of the form
1198
1199 @smallexample
1200 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1201 @end smallexample
1202
1203 @noindent
1204 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1205 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1206 if you had written
1207
1208 @smallexample
1209 foo = (char *) malloc (1024);
1210 @end smallexample
1211
1212 By convention, macro names are written in uppercase.  Programs are
1213 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1214 macros.
1215
1216 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1217 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1218 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1219 come out on one line.  For example,
1220
1221 @smallexample
1222 #define NUMBERS 1, \
1223                 2, \
1224                 3
1225 int x[] = @{ NUMBERS @};
1226      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1227 @end smallexample
1228
1229 @noindent
1230 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1231 in error messages.
1232
1233 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1234 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1235 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1236 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1237
1238 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1239 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1240 to the C preprocessor
1241
1242 @smallexample
1243 foo = X;
1244 #define X 4
1245 bar = X;
1246 @end smallexample
1247
1248 @noindent
1249 produces
1250
1251 @smallexample
1252 foo = X;
1253 bar = 4;
1254 @end smallexample
1255
1256 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1257 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1258 macros to expand.  For example,
1259
1260 @smallexample
1261 @group
1262 #define TABLESIZE BUFSIZE
1263 #define BUFSIZE 1024
1264 TABLESIZE
1265      @expansion{} BUFSIZE
1266      @expansion{} 1024
1267 @end group
1268 @end smallexample
1269
1270 @noindent
1271 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1272 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1273
1274 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1275 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1276 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1277 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1278 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1279 more macro names.
1280
1281 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1282 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1283 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1284 currently in effect:
1285
1286 @smallexample
1287 #define BUFSIZE 1020
1288 #define TABLESIZE BUFSIZE
1289 #undef BUFSIZE
1290 #define BUFSIZE 37
1291 @end smallexample
1292
1293 @noindent
1294 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1295
1296 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1297 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1298 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1299 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1300
1301 @node Function-like Macros
1302 @section Function-like Macros
1303 @cindex function-like macros
1304
1305 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1306 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1307 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1308 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1309
1310 @smallexample
1311 #define lang_init()  c_init()
1312 lang_init()
1313      @expansion{} c_init()
1314 @end smallexample
1315
1316 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1317 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1318 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1319 name, and you wish to use the function sometimes.
1320
1321 @smallexample
1322 extern void foo(void);
1323 #define foo() /* @r{optimized inline version} */
1324 @dots{}
1325   foo();
1326   funcptr = foo;
1327 @end smallexample
1328
1329 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1330 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1331 be expanded, it would cause a syntax error.
1332
1333 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1334 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1335 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1336 parentheses.
1337
1338 @smallexample
1339 #define lang_init ()    c_init()
1340 lang_init()
1341      @expansion{} () c_init()()
1342 @end smallexample
1343
1344 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1345 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1346 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1347 consume those parentheses.
1348
1349 @node Macro Arguments
1350 @section Macro Arguments
1351 @cindex arguments
1352 @cindex macros with arguments
1353 @cindex arguments in macro definitions
1354
1355 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1356 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1357 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1358 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1359 separated by commas and optionally whitespace.
1360
1361 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1362 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1363 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1364 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1365 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1366 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1367 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1368 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1369 macro body.)
1370
1371 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1372 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1373
1374 @smallexample
1375 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1376   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1377   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1378   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1379 @end smallexample
1380
1381 @noindent
1382 (In this small example you can already see several of the dangers of
1383 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1384
1385 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1386 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1387 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1388 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1389 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1390 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1391
1392 @smallexample
1393 macro (array[x = y, x + 1])
1394 @end smallexample
1395
1396 @noindent
1397 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1398 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1399 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1400 code.
1401
1402 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1403 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1404 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1405 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1406 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1407 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1408 Prescan}, for detailed discussion.
1409
1410 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1411
1412 @smallexample
1413   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1414 @end smallexample
1415
1416 @noindent
1417 and then to
1418
1419 @smallexample
1420 @group
1421 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1422  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1423  : (c))
1424 @end group
1425 @end smallexample
1426
1427 @noindent
1428 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1429
1430 @cindex empty macro arguments
1431 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1432 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1433 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1434 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1435 Here are some silly examples using @code{min}:
1436
1437 @smallexample
1438 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1439 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1440 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1441 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1442
1443 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1444 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1445 @end smallexample
1446
1447 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1448 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1449 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1450 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1451 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1452 empty argument was required.
1453
1454 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1455 their corresponding actual arguments.
1456
1457 @smallexample
1458 #define foo(x) x, "x"
1459 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1460 @end smallexample
1461
1462 @node Stringification
1463 @section Stringification
1464 @cindex stringification
1465 @cindex @samp{#} operator
1466
1467 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1468 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1469 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1470 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1471 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1472 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1473 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1474
1475 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1476 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1477 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1478 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1479 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1480 long string.
1481
1482 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1483
1484 @smallexample
1485 @group
1486 #define WARN_IF(EXP) \
1487 do @{ if (EXP) \
1488         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1489 while (0)
1490 WARN_IF (x == 0);
1491      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1492            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1493 @end group
1494 @end smallexample
1495
1496 @noindent
1497 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1498 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1499 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1500 @code{if} statement, but not in the string.
1501
1502 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1503 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1504 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1505 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1506
1507 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1508 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1509 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1510 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1511 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1512 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1513 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1514 stringifies to @t{"\n"}.
1515
1516 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1517 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1518 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1519 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1520 never appear in stringified text.
1521
1522 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1523
1524 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1525 you have to use two levels of macros.
1526
1527 @smallexample
1528 #define xstr(s) str(s)
1529 #define str(s) #s
1530 #define foo 4
1531 str (foo)
1532      @expansion{} "foo"
1533 xstr (foo)
1534      @expansion{} xstr (4)
1535      @expansion{} str (4)
1536      @expansion{} "4"
1537 @end smallexample
1538
1539 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1540 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1541 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1542 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1543 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1544
1545 @node Concatenation
1546 @section Concatenation
1547 @cindex concatenation
1548 @cindex token pasting
1549 @cindex token concatenation
1550 @cindex @samp{##} operator
1551
1552 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1553 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1554 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1555 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1556 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1557 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1558 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1559 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1560 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1561 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1562 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1563 token pasting.
1564
1565 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1566 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1567 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1568 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1569 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1570 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1571 simply remove the @samp{##}.
1572
1573 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1574 but you could just as well write them as one token in the first place.
1575 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1576 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1577 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1578 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1579 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1580 effect.
1581
1582 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1583 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1584 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1585 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1586 comments, and you can put comments in arguments that will be
1587 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1588 end of a macro body.
1589
1590 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1591 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1592 as follows:
1593
1594 @smallexample
1595 @group
1596 struct command
1597 @{
1598   char *name;
1599   void (*function) (void);
1600 @};
1601 @end group
1602
1603 @group
1604 struct command commands[] =
1605 @{
1606   @{ "quit", quit_command @},
1607   @{ "help", help_command @},
1608   @dots{}
1609 @};
1610 @end group
1611 @end smallexample
1612
1613 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1614 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1615 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1616 constant can be created with stringification, and the function name by
1617 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1618
1619 @smallexample
1620 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1621
1622 struct command commands[] =
1623 @{
1624   COMMAND (quit),
1625   COMMAND (help),
1626   @dots{}
1627 @};
1628 @end smallexample
1629
1630 @node Variadic Macros
1631 @section Variadic Macros
1632 @cindex variable number of arguments
1633 @cindex macros with variable arguments
1634 @cindex variadic macros
1635
1636 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1637 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1638 a function.  Here is an example:
1639
1640 @smallexample
1641 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1642 @end smallexample
1643
1644 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1645 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1646 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1647 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1648 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1649 have this expansion:
1650
1651 @smallexample
1652 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1653      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1654 @end smallexample
1655
1656 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1657 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1658 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1659 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1660 below for an important special case for @samp{##}.)
1661
1662 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1663 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1664 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1665 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1666 The @code{eprintf} macro above could be written
1667
1668 @smallexample
1669 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1670 @end smallexample
1671
1672 @noindent
1673 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1674 extension in the same macro.
1675
1676 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1677 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1678
1679 @smallexample
1680 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1681 @end smallexample
1682
1683 @noindent
1684 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1685 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1686 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1687 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1688 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1689 there will be an extra comma after the format string.
1690
1691 @smallexample
1692 eprintf("success!\n", );
1693      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1694 @end smallexample
1695
1696 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1697 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1698
1699 @smallexample
1700 eprintf ("success!\n")
1701      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1702 @end smallexample
1703
1704 @noindent
1705 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1706 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1707
1708 @smallexample
1709 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1710 @end smallexample
1711
1712 @noindent
1713 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1714 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1715 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1716 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1717
1718 @smallexample
1719 eprintf ("success!\n")
1720      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1721 @end smallexample
1722
1723 @noindent
1724 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1725 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1726 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1727 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1728 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1729 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1730 standard, and drops it otherwise.
1731
1732 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1733 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1734 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1735 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1736 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1737 purpose.
1738
1739 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1740 for a long time, but only with a named variable argument
1741 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1742 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1743 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1744 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1745 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1746
1747 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1748 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1749 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1750 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1751 be a comma, and there must be white space between that comma and
1752 whatever comes immediately before it:
1753
1754 @smallexample
1755 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1756 @end smallexample
1757
1758 @noindent
1759 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1760
1761 @node Predefined Macros
1762 @section Predefined Macros
1763
1764 @cindex predefined macros
1765 Several object-like macros are predefined; you use them without
1766 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1767 common, and system-specific.
1768
1769 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1770 predefined macros, but you cannot undefine them.
1771
1772 @menu
1773 * Standard Predefined Macros::
1774 * Common Predefined Macros::
1775 * System-specific Predefined Macros::
1776 * C++ Named Operators::
1777 @end menu
1778
1779 @node Standard Predefined Macros
1780 @subsection Standard Predefined Macros
1781 @cindex standard predefined macros.
1782
1783 The standard predefined macros are specified by the relevant
1784 language standards, so they are available with all compilers that
1785 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1786 them.  Their names all start with double underscores.
1787
1788 @table @code
1789 @item __FILE__
1790 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1791 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1792 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1793 input file name argument.  For example,
1794 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1795 macro.
1796
1797 @item __LINE__
1798 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1799 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1800 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1801 new line of source code.
1802 @end table
1803
1804 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1805 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1806 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1807 example,
1808
1809 @smallexample
1810 fprintf (stderr, "Internal error: "
1811                  "negative string length "
1812                  "%d at %s, line %d.",
1813          length, __FILE__, __LINE__);
1814 @end smallexample
1815
1816 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1817 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1818 that file, when processing resumes on the input file that contained
1819 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1820 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1821 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1822 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1823
1824 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1825 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1826
1827 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1828 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1829 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1830 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1831 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1832 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1833
1834 @table @code
1835
1836 @item __DATE__
1837 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1838 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1839 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1840 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1841
1842 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1843 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1844 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1845
1846 @item __TIME__
1847 This macro expands to a string constant that describes the time at
1848 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1849 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1850
1851 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1852 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1853 @code{"??:??:??"}.
1854
1855 @item __STDC__
1856 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1857 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1858 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1859 preprocessor always conforms to the standard unless the
1860 @option{-traditional-cpp} option is used.
1861
1862 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1863
1864 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1865 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1866 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1867 processing system header files, but when processing user files
1868 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1869 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1870 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1871
1872 @item __STDC_VERSION__
1873 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1874 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1875 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1876 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1877 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1878 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1879
1880 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1881 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1882 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1883 not yet complete.
1884
1885 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1886 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1887
1888 @item __STDC_HOSTED__
1889 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1890 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1891 facilities of the standard C library available.
1892
1893 @item __cplusplus
1894 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1895 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1896 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1897 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1898 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1899 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1900 instead.  It is hoped to complete the implementation of standard C++
1901 in the near future.
1902
1903 @item __OBJC__
1904 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1905 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1906 by a C compiler or a Objective-C compiler.
1907
1908 @item __ASSEMBLER__
1909 This macro is defined with value 1 when preprocessing assembly
1910 language.
1911
1912 @end table
1913
1914 @node Common Predefined Macros
1915 @subsection Common Predefined Macros
1916 @cindex common predefined macros
1917
1918 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1919 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1920 which you are using GNU C@.  Their names all start with double
1921 underscores.
1922
1923 @table @code
1924
1925 @item __GNUC__
1926 @itemx __GNUC_MINOR__
1927 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1928 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1929 preprocessor: C, C++, and Objective-C@.  Their values are the major
1930 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1931 constants.  For example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1932 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  These
1933 macros are also defined if you invoke the preprocessor directly.
1934
1935 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1936 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1937 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1938
1939 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1940 by GCC, or a non-GCC compiler that claims to accept the GNU C dialects,
1941 you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1942 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1943 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1944 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1945 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1946 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1947 like this:
1948
1949 @smallexample
1950 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1951 #if __GNUC__ > 3 || \
1952     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1953                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1954                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1955 @end smallexample
1956
1957 @noindent
1958 Another approach is to use the predefined macros to
1959 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1960
1961 @smallexample
1962 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1963                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1964                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1965 @dots{}
1966 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1967 #if GCC_VERSION > 30200
1968 @end smallexample
1969
1970 @noindent
1971 Many people find this form easier to understand.
1972
1973 @item __GNUG__
1974 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1975 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1976
1977 @item __STRICT_ANSI__
1978 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1979 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
1980 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1981 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
1982 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
1983 standard.
1984
1985 @item __BASE_FILE__
1986 This macro expands to the name of the main input file, in the form
1987 of a C string constant.  This is the source file that was specified
1988 on the command line of the preprocessor or C compiler.
1989
1990 @item __INCLUDE_LEVEL__
1991 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
1992 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
1993 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
1994 end of every included file.  It starts out at 0, it's value within the
1995 base file specified on the command line.
1996
1997 @item __ELF__
1998 This macro is defined if the target uses the ELF object format.
1999
2000 @item __VERSION__
2001 This macro expands to a string constant which describes the version of
2002 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
2003 particular form, but it can be counted on to contain at least the
2004 release number.
2005
2006 @item __OPTIMIZE__
2007 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
2008 @itemx __NO_INLINE__
2009 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
2010 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
2011 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
2012 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
2013 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
2014 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
2015
2016 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
2017 definitions, using macros or inline functions, of system library
2018 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
2019 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
2020 are defined.  If they are defined, their value is 1.
2021
2022 @item __CHAR_UNSIGNED__
2023 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
2024 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
2025 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
2026 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
2027
2028 @item __WCHAR_UNSIGNED__
2029 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
2030 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
2031
2032 @item __REGISTER_PREFIX__
2033 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
2034 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
2035 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
2036 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
2037 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
2038 to a single @samp{%}.
2039
2040 @item __USER_LABEL_PREFIX__
2041 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
2042 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
2043 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
2044 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
2045
2046 This macro will have the correct definition even if
2047 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
2048 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
2049 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
2050
2051 @item __SIZE_TYPE__
2052 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2053 @itemx __WCHAR_TYPE__
2054 @itemx __WINT_TYPE__
2055 @itemx __INTMAX_TYPE__
2056 @itemx __UINTMAX_TYPE__
2057 These macros are defined to the correct underlying types for the
2058 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t},
2059 @code{intmax_t}, and @code{uintmax_t}
2060 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2061 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2062 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2063 the typedefs.
2064
2065 @item __CHAR_BIT__
2066 Defined to the number of bits used in the representation of the
2067 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2068 numerical limits work correctly.  You should not use
2069 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2070
2071 @item __SCHAR_MAX__
2072 @itemx __WCHAR_MAX__
2073 @itemx __SHRT_MAX__
2074 @itemx __INT_MAX__
2075 @itemx __LONG_MAX__
2076 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2077 @itemx __INTMAX_MAX__
2078 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t},
2079 @code{signed short},
2080 @code{signed int}, @code{signed long}, @code{signed long long}, and
2081 @code{intmax_t} types
2082 respectively.  They exist to make the standard header given numerical limits
2083 work correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2084 the appropriate headers.
2085
2086 @item __DEPRECATED
2087 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2088 with warnings about deprecated constructs enabled.  These warnings are
2089 enabled by default, but can be disabled with @option{-Wno-deprecated}.
2090
2091 @item __EXCEPTIONS
2092 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2093 with exceptions enabled.  If @option{-fno-exceptions} was used when
2094 compiling the file, then this macro will not be defined.
2095
2096 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2097 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2098 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2099 handling.
2100
2101 @item __GXX_WEAK__
2102 This macro is defined when compiling a C++ source file.  It has the
2103 value 1 if the compiler will use weak symbols, COMDAT sections, or
2104 other similar techniques to collapse symbols with ``vague linkage''
2105 that are defined in multiple translation units.  If the compiler will
2106 not collapse such symbols, this macro is defined with value 0.  In
2107 general, user code should not need to make use of this macro; the
2108 purpose of this macro is to ease implementation of the C++ runtime
2109 library provided with G++.
2110
2111 @item __NEXT_RUNTIME__
2112 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2113 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C@.  If the GNU
2114 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2115 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2116
2117 @item __LP64__
2118 @itemx _LP64
2119 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2120 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2121 @code{int} uses 32-bit.
2122
2123 @item __SSP__
2124 This macro is defined, with value 1, when @option{-fstack-protector} is in
2125 use.
2126
2127 @item __SSP_ALL__
2128 This macro is defined, with value 2, when @option{-fstack-protector-all} is
2129 in use.
2130
2131 @end table
2132
2133 @node System-specific Predefined Macros
2134 @subsection System-specific Predefined Macros
2135
2136 @cindex system-specific predefined macros
2137 @cindex predefined macros, system-specific
2138 @cindex reserved namespace
2139
2140 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2141 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2142 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2143 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2144 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2145 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2146 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2147
2148 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2149 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2150 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2151 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2152 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2153 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2154 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2155 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2156 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2157 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2158
2159 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2160 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2161 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2162 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2163 defined.
2164
2165 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2166 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2167 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2168 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2169 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2170 check specifically for features you need, using a tool such as
2171 @command{autoconf}.
2172
2173 @node C++ Named Operators
2174 @subsection C++ Named Operators
2175 @cindex named operators
2176 @cindex C++ named operators
2177 @cindex iso646.h
2178
2179 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2180 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2181 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2182 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2183 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2184 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2185 macro expanding to the appropriate punctuator.
2186
2187 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2188
2189 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2190 @item Named Operator @tab Punctuator
2191 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2192 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2193 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2194 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2195 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2196 @item @code{not}    @tab @code{!}
2197 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2198 @item @code{or}     @tab @code{||}
2199 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2200 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2201 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2202 @end multitable
2203
2204 @node Undefining and Redefining Macros
2205 @section Undefining and Redefining Macros
2206 @cindex undefining macros
2207 @cindex redefining macros
2208 @findex #undef
2209
2210 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2211 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2212 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2213 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2214 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2215 macro.
2216
2217 @smallexample
2218 #define FOO 4
2219 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2220 #undef FOO
2221 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2222 @end smallexample
2223
2224 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2225 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2226 need not have any resemblance to the old definition.
2227
2228 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2229 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2230 Two macro definitions are effectively the same if:
2231 @itemize @bullet
2232 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2233 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2234 @item If there are any parameters, they are the same.
2235 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2236 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2237 count as whitespace.
2238 @end itemize
2239
2240 @noindent
2241 These definitions are effectively the same:
2242 @smallexample
2243 #define FOUR (2 + 2)
2244 #define FOUR         (2    +    2)
2245 #define FOUR (2 /* @r{two} */ + 2)
2246 @end smallexample
2247 @noindent
2248 but these are not:
2249 @smallexample
2250 #define FOUR (2 + 2)
2251 #define FOUR ( 2+2 )
2252 #define FOUR (2 * 2)
2253 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2254 @end smallexample
2255
2256 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2257 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2258 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2259 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2260 instance, two different headers to define a common macro.  The
2261 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2262
2263 @node Directives Within Macro Arguments
2264 @section Directives Within Macro Arguments
2265 @cindex macro arguments and directives
2266
2267 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2268 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2269 behavior in these cases is undefined.
2270
2271 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2272 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2273 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2274 this limitation, and people would often be surprised that they could
2275 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2276 conditional compilation in the argument list to a normal library
2277 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2278 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2279 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2280 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2281 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2282 function-like macro invocation not present.
2283
2284 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2285 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2286 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2287 pathological example:
2288
2289 @smallexample
2290 #define f(x) x x
2291 f (1
2292 #undef f
2293 #define f 2
2294 f)
2295 @end smallexample
2296
2297 @noindent
2298 which expands to
2299
2300 @smallexample
2301 1 2 1 2
2302 @end smallexample
2303
2304 @noindent
2305 with the semantics described above.
2306
2307 @node Macro Pitfalls
2308 @section Macro Pitfalls
2309 @cindex problems with macros
2310 @cindex pitfalls of macros
2311
2312 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2313 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2314 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2315
2316 @menu
2317 * Misnesting::
2318 * Operator Precedence Problems::
2319 * Swallowing the Semicolon::
2320 * Duplication of Side Effects::
2321 * Self-Referential Macros::
2322 * Argument Prescan::
2323 * Newlines in Arguments::
2324 @end menu
2325
2326 @node Misnesting
2327 @subsection Misnesting
2328
2329 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2330 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2331 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2332 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2333 arguments.  For example,
2334
2335 @smallexample
2336 #define twice(x) (2*(x))
2337 #define call_with_1(x) x(1)
2338 call_with_1 (twice)
2339      @expansion{} twice(1)
2340      @expansion{} (2*(1))
2341 @end smallexample
2342
2343 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2344 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2345 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2346 For example,
2347
2348 @smallexample
2349 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2350 @dots{}
2351 strange(stderr) p, 35)
2352      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2353 @end smallexample
2354
2355 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2356 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2357 should be avoided.
2358
2359 @node Operator Precedence Problems
2360 @subsection Operator Precedence Problems
2361 @cindex parentheses in macro bodies
2362
2363 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2364 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2365 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2366 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2367 way.
2368
2369 Suppose you define a macro as follows,
2370
2371 @smallexample
2372 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2373 @end smallexample
2374
2375 @noindent
2376 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2377 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2378 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2379
2380 @smallexample
2381 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2382      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2383 @end smallexample
2384
2385 @noindent
2386 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2387 C make it equivalent to this:
2388
2389 @smallexample
2390 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2391 @end smallexample
2392
2393 @noindent
2394 What we want is this:
2395
2396 @smallexample
2397 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2398 @end smallexample
2399
2400 @noindent
2401 Defining the macro as
2402
2403 @smallexample
2404 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2405 @end smallexample
2406
2407 @noindent
2408 provides the desired result.
2409
2410 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2411 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2412 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2413 means something very different.  Here is what it expands to:
2414
2415 @smallexample
2416 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2417 @end smallexample
2418
2419 @noindent
2420 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2421 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2422 was intended to be inside.
2423
2424 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2425 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2426
2427 @smallexample
2428 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2429 @end smallexample
2430
2431 @node Swallowing the Semicolon
2432 @subsection Swallowing the Semicolon
2433 @cindex semicolons (after macro calls)
2434
2435 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2436 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2437 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2438 characters:
2439
2440 @smallexample
2441 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2442 @{ char *lim = (limit);         \
2443   while (p < lim) @{            \
2444     if (*p++ != ' ') @{         \
2445       p--; break; @}@}@}
2446 @end smallexample
2447
2448 @noindent
2449 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2450 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2451 be laid out if not part of a macro definition.
2452
2453 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2454 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2455 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2456 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2457 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2458 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2459
2460 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2461 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2462
2463 @smallexample
2464 if (*p != 0)
2465   SKIP_SPACES (p, lim);
2466 else @dots{}
2467 @end smallexample
2468
2469 @noindent
2470 The presence of two statements---the compound statement and a null
2471 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2472 makes invalid C code.
2473
2474 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2475 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2476
2477 @smallexample
2478 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2479 do @{ char *lim = (limit);         \
2480      while (p < lim) @{            \
2481        if (*p++ != ' ') @{         \
2482          p--; break; @}@}@}          \
2483 while (0)
2484 @end smallexample
2485
2486 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2487
2488 @smallexample
2489 do @{@dots{}@} while (0);
2490 @end smallexample
2491
2492 @noindent
2493 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2494 generate no extra code for it.
2495
2496 @node Duplication of Side Effects
2497 @subsection Duplication of Side Effects
2498
2499 @cindex side effects (in macro arguments)
2500 @cindex unsafe macros
2501 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2502
2503 @smallexample
2504 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2505 @end smallexample
2506
2507 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2508 as shown here,
2509
2510 @smallexample
2511 next = min (x + y, foo (z));
2512 @end smallexample
2513
2514 @noindent
2515 it expands as follows:
2516
2517 @smallexample
2518 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2519 @end smallexample
2520
2521 @noindent
2522 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2523 for @code{Y}.
2524
2525 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2526 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2527 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2528 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2529 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2530 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2531
2532 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2533 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2534 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2535 follows:
2536
2537 @smallexample
2538 #define min(X, Y)                \
2539 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2540    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2541    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2542 @end smallexample
2543
2544 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2545 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2546 This permits us to define local variables and assign each argument to
2547 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2548 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2549 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2550
2551 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2552 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2553 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2554 that variable in @code{min}:
2555
2556 @smallexample
2557 @group
2558 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2559 @dots{}
2560 @{
2561   int tem = foo (z);
2562   next = min (x + y, tem);
2563 @}
2564 @end group
2565 @end smallexample
2566
2567 @noindent
2568 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2569
2570 @node Self-Referential Macros
2571 @subsection Self-Referential Macros
2572 @cindex self-reference
2573
2574 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2575 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2576 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2577 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2578 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2579 the preprocessor output unchanged.  Consider an example:
2580
2581 @smallexample
2582 #define foo (4 + foo)
2583 @end smallexample
2584
2585 @noindent
2586 where @code{foo} is also a variable in your program.
2587
2588 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2589 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2590 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2591
2592 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2593 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2594 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2595 wherever @code{foo} is referred to.
2596
2597 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2598 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2599 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2600 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2601 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2602
2603 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2604 expands to itself.  If you write
2605
2606 @smallexample
2607 #define EPERM EPERM
2608 @end smallexample
2609
2610 @noindent
2611 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2612 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2613 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2614 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2615 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2616
2617 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2618 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2619 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2620 either.  Thus, if we have
2621
2622 @smallexample
2623 #define x (4 + y)
2624 #define y (2 * x)
2625 @end smallexample
2626
2627 @noindent
2628 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2629
2630 @smallexample
2631 @group
2632 x    @expansion{} (4 + y)
2633      @expansion{} (4 + (2 * x))
2634
2635 y    @expansion{} (2 * x)
2636      @expansion{} (2 * (4 + y))
2637 @end group
2638 @end smallexample
2639
2640 @noindent
2641 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2642 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2643
2644 @node Argument Prescan
2645 @subsection Argument Prescan
2646 @cindex expansion of arguments
2647 @cindex macro argument expansion
2648 @cindex prescan of macro arguments
2649
2650 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2651 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2652 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2653 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2654 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2655 macro calls in them.
2656
2657 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2658 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2659 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2660 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2661 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2662 same results.
2663
2664 You might expect the double scan to change the results when a
2665 self-referential macro is used in an argument of another macro
2666 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2667 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2668 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2669 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2670 second scan either.
2671
2672 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2673 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2674 that the prescan does make a difference in three special cases:
2675
2676 @itemize @bullet
2677 @item
2678 Nested calls to a macro.
2679
2680 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2681 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2682 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2683 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2684 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2685 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2686 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2687 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2688 be expanded.
2689
2690 @item
2691 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2692
2693 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2694 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2695 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2696 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2697 instance, if you have
2698
2699 @smallexample
2700 #define AFTERX(x) X_ ## x
2701 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2702 #define TABLESIZE 1024
2703 #define BUFSIZE TABLESIZE
2704 @end smallexample
2705
2706 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2707 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2708 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2709
2710 @item
2711 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2712
2713 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2714 wrong number of arguments.  Here is an example:
2715
2716 @smallexample
2717 #define foo  a,b
2718 #define bar(x) lose(x)
2719 #define lose(x) (1 + (x))
2720 @end smallexample
2721
2722 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2723 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2724 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2725 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2726 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2727 arithmetic operations:
2728
2729 @smallexample
2730 #define foo (a,b)
2731 @exdent or
2732 #define bar(x) lose((x))
2733 @end smallexample
2734
2735 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2736 definition from being interpreted as an argument separator.
2737
2738 @end itemize
2739
2740 @node Newlines in Arguments
2741 @subsection Newlines in Arguments
2742 @cindex newlines in macro arguments
2743
2744 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2745 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2746 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2747 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2748 different to the line containing the argument causing the problem.
2749
2750 Here is an example illustrating this:
2751
2752 @smallexample
2753 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2754
2755 ignore_second_arg (foo (),
2756                    ignored (),
2757                    syntax error);
2758 @end smallexample
2759
2760 @noindent
2761 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2762 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2763 even though the problematic code comes from line five.
2764
2765 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2766
2767 @node Conditionals
2768 @chapter Conditionals
2769 @cindex conditionals
2770
2771 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2772 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2773 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2774 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2775 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2776
2777 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2778 statement in C, but it is important to understand the difference between
2779 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2780 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2781 behave differently from run to run, depending on the data it is
2782 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2783 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2784 code to be included in the program depending on the situation at the
2785 time of compilation.
2786
2787 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2788 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2789 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2790 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2791 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2792 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2793 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2794 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2795 remains syntactically valid when it is not to be used.
2796
2797 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2798 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2799
2800 @menu
2801 * Conditional Uses::
2802 * Conditional Syntax::
2803 * Deleted Code::
2804 @end menu
2805
2806 @node Conditional Uses
2807 @section Conditional Uses
2808
2809 There are three general reasons to use a conditional.
2810
2811 @itemize @bullet
2812 @item
2813 A program may need to use different code depending on the machine or
2814 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2815 operating system may be erroneous on another operating system; for
2816 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2817 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2818 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2819 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2820 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2821
2822 @item
2823 You may want to be able to compile the same source file into two
2824 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2825 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2826 those data for debugging, and the other not.
2827
2828 @item
2829 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2830 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2831 @end itemize
2832
2833 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2834 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2835 conditionals.
2836
2837 @node Conditional Syntax
2838 @section Conditional Syntax
2839
2840 @findex #if
2841 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2842 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2843
2844 @menu
2845 * Ifdef::
2846 * If::
2847 * Defined::
2848 * Else::
2849 * Elif::
2850 @end menu
2851
2852 @node Ifdef
2853 @subsection Ifdef
2854 @findex #ifdef
2855 @findex #endif
2856
2857 The simplest sort of conditional is
2858
2859 @smallexample
2860 @group
2861 #ifdef @var{MACRO}
2862
2863 @var{controlled text}
2864
2865 #endif /* @var{MACRO} */
2866 @end group
2867 @end smallexample
2868
2869 @cindex conditional group
2870 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2871 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2872 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2873 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2874
2875 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2876 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2877 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2878 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2879 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2880 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2881 group in one file and end it in another.
2882
2883 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2884 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
2885 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
2886 that all comments and string literals inside a failing conditional group
2887 must still be properly ended.
2888
2889 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
2890 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
2891 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
2892 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
2893 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
2894 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
2895 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
2896
2897 @findex #ifndef
2898 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
2899 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
2900 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
2901 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
2902
2903 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
2904 Here are some samples.
2905
2906 @itemize @bullet
2907 @item
2908 Some macros are predefined on each kind of machine
2909 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
2910 code specially tuned for a particular machine.
2911
2912 @item
2913 System header files define more macros, associated with the features
2914 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
2915 using a system feature on a machine where it is not implemented.
2916
2917 @item
2918 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
2919 command line options when you compile the program.  You can arrange to
2920 compile the same source file into two different programs by choosing a
2921 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
2922 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
2923 state of the macro with command line options, perhaps set in the
2924 Makefile.  @xref{Invocation}.
2925
2926 @item
2927 Your program might have a special header file (often called
2928 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
2929 define or not define macros depending on the features of the system and
2930 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
2931 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
2932 @end itemize
2933
2934 @node If
2935 @subsection If
2936
2937 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
2938 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
2939
2940 @smallexample
2941 @group
2942 #if @var{expression}
2943
2944 @var{controlled text}
2945
2946 #endif /* @var{expression} */
2947 @end group
2948 @end smallexample
2949
2950 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
2951 restrictions.  It may contain
2952
2953 @itemize @bullet
2954 @item
2955 Integer constants.
2956
2957 @item
2958 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
2959 code.
2960
2961 @item
2962 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
2963 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
2964 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
2965 short-circuiting rules of standard C@.
2966
2967 @item
2968 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
2969 computation of the expression's value begins.
2970
2971 @item
2972 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
2973 are defined in the middle of an @samp{#if}.
2974
2975 @item
2976 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
2977 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
2978 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
2979 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
2980 function call parentheses are also treated as zero.
2981
2982 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
2983 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
2984 not a macro in an @samp{#if}.
2985 @end itemize
2986
2987 The preprocessor does not know anything about types in the language.
2988 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
2989 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
2990 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
2991 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
2992
2993 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
2994 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
2995 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
2996 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
2997 expression, and may give different results in some cases.  If the value
2998 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
2999 text} is included; otherwise it is skipped.
3000
3001 @node Defined
3002 @subsection Defined
3003
3004 @cindex @code{defined}
3005 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
3006 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
3007 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
3008 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
3009 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
3010 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
3011
3012 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
3013 existence at once.  For example,
3014
3015 @smallexample
3016 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
3017 @end smallexample
3018
3019 @noindent
3020 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
3021 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
3022
3023 Conditionals written like this:
3024
3025 @smallexample
3026 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
3027 @end smallexample
3028
3029 @noindent
3030 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
3031 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
3032 the value zero.
3033
3034 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
3035 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
3036 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
3037 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
3038 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
3039
3040 @node Else
3041 @subsection Else
3042
3043 @findex #else
3044 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
3045 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
3046 looks like:
3047
3048 @smallexample
3049 @group
3050 #if @var{expression}
3051 @var{text-if-true}
3052 #else /* Not @var{expression} */
3053 @var{text-if-false}
3054 #endif /* Not @var{expression} */
3055 @end group
3056 @end smallexample
3057
3058 @noindent
3059 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3060 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3061 opposite happens.
3062
3063 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3064
3065 @node Elif
3066 @subsection Elif
3067
3068 @findex #elif
3069 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3070 possible alternatives.  For example, you might have
3071
3072 @smallexample
3073 #if X == 1
3074 @dots{}
3075 #else /* X != 1 */
3076 #if X == 2
3077 @dots{}
3078 #else /* X != 2 */
3079 @dots{}
3080 #endif /* X != 2 */
3081 #endif /* X != 1 */
3082 @end smallexample
3083
3084 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3085 abbreviated as follows:
3086
3087 @smallexample
3088 #if X == 1
3089 @dots{}
3090 #elif X == 2
3091 @dots{}
3092 #else /* X != 2 and X != 1*/
3093 @dots{}
3094 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3095 @end smallexample
3096
3097 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3098 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3099 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3100 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3101 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3102 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3103
3104 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3105 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3106 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3107 @samp{#elif} directives within it have failed.
3108
3109 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3110 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3111
3112 @node Deleted Code
3113 @section Deleted Code
3114 @cindex commenting out code
3115
3116 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3117 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3118 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3119 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3120 syntax errors.
3121
3122 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3123 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3124 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3125 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3126 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3127
3128 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3129 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3130 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3131
3132 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3133 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3134 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3135 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3136 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3137 @samp{/*}.
3138
3139 @node Diagnostics
3140 @chapter Diagnostics
3141 @cindex diagnostic
3142 @cindex reporting errors
3143 @cindex reporting warnings
3144
3145 @findex #error
3146 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3147 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3148 are used as the error message.
3149
3150 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3151 combination of parameters which you know the program does not properly
3152 support.  For example, if you know that the program will not run
3153 properly on a VAX, you might write
3154
3155 @smallexample
3156 @group
3157 #ifdef __vax__
3158 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3159 #endif
3160 @end group
3161 @end smallexample
3162
3163 If you have several configuration parameters that must be set up by
3164 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3165 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3166
3167 @smallexample
3168 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3169 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3170 #endif
3171 @end smallexample
3172
3173 @findex #warning
3174 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3175 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3176 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3177
3178 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3179 directing the user to the header file which should be used instead.
3180
3181 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3182 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3183 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3184 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3185 problems with apostrophes and the like.
3186
3187 @node Line Control
3188 @chapter Line Control
3189 @cindex line control
3190
3191 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3192 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3193 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3194 reported as having appeared on the line of the source file where the
3195 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3196
3197 If you write a program which generates source code, such as the
3198 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3199 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3200 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3201 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3202 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3203 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3204
3205 @findex #line
3206 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3207 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3208 directive that specifies the original line number and source file name
3209 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3210 @samp{#line} has three variants:
3211
3212 @table @code
3213 @item #line @var{linenum}
3214 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3215 the line number which should be reported for the following line of
3216 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3217
3218 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3219 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3220 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3221 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3222 file it specifies, until something else happens to change that.
3223 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3224 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3225 @samp{#include}.
3226
3227 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3228 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3229 and most other compilers do.
3230
3231 @item #line @var{anything else}
3232 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3233 The result should match one of the above two forms.
3234 @end table
3235
3236 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3237 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3238 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3239 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3240 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3241
3242 @smallexample
3243 #line 1 "../src/gram.y"
3244 #include "gram.h"
3245 @end smallexample
3246
3247 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3248 chain; the directory containing the physical source file would not be
3249 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3250 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3251
3252 We made this change because the old behavior caused problems when
3253 generated source files were transported between machines.  For instance,
3254 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3255 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3256 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3257 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3258 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3259 build is likely to fail.
3260
3261 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3262 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3263 which would be visible searching from the directory containing the
3264 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3265 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3266 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3267 files, which is difficult and error-prone.
3268
3269 @node Pragmas
3270 @chapter Pragmas
3271
3272 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3273 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3274 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3275 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3276 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3277
3278 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3279 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3280 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3281 entire translation unit or source file.
3282
3283 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3284 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3285 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3286 recognized by previous versions are still recognized without the
3287 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3288 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3289 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3290
3291 @cindex @code{_Pragma}
3292 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3293 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3294 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3295 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3296 in a macro.
3297
3298 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3299 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3300 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3301 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3302 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3303 @samp{#pragma} directive.  For example,
3304
3305 @smallexample
3306 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3307 @end smallexample
3308
3309 @noindent
3310 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3311 same effect could be achieved using macros, for example
3312
3313 @smallexample
3314 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3315 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3316 @end smallexample
3317
3318 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3319 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3320 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3321 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3322 its own.
3323
3324 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3325 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3326 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3327
3328 @ftable @code
3329 @item #pragma GCC dependency
3330 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3331 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3332 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3333 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3334 other file is searched for using the normal include search path.
3335 Optional trailing text can be used to give more information in the
3336 warning message.
3337
3338 @smallexample
3339 #pragma GCC dependency "parse.y"
3340 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3341 @end smallexample
3342
3343 @item #pragma GCC poison
3344 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3345 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3346 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3347 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3348 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3349 after the directive, it is a hard error.  For example,
3350
3351 @smallexample
3352 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3353 sprintf(some_string, "hello");
3354 @end smallexample
3355
3356 @noindent
3357 will produce an error.
3358
3359 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3360 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3361 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3362 about system headers defining macros that use it.
3363
3364 For example,
3365
3366 @smallexample
3367 #define strrchr rindex
3368 #pragma GCC poison rindex
3369 strrchr(some_string, 'h');
3370 @end smallexample
3371
3372 @noindent
3373 will not produce an error.
3374
3375 @item #pragma GCC system_header
3376 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3377 current file to be treated as if it came from a system header.
3378 @xref{System Headers}.
3379
3380 @end ftable
3381
3382 @node Other Directives
3383 @chapter Other Directives
3384
3385 @findex #ident
3386 @findex #sccs
3387 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3388 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3389 the object file.  On other systems, the directive is ignored.  The
3390 @samp{#sccs} directive is a synonym for @samp{#ident}.
3391
3392 These directives are not part of the C standard, but they are not
3393 official GNU extensions either.  What historical information we have
3394 been able to find, suggests they originated with System V@.
3395
3396 @cindex null directive
3397 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3398 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3399 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3400 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3401 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3402 produce no output, rather than a line of output containing just a
3403 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3404
3405 @node Preprocessor Output
3406 @chapter Preprocessor Output
3407
3408 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3409 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3410 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3411 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3412 textual output.
3413 @c FIXME: Document the library interface.
3414
3415 @cindex output format
3416 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3417 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3418 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3419 discarded.
3420
3421 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3422 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3423 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3424 to become a single space, with the exception that the first token on a
3425 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3426 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3427 original source file.  This is so the output is easy to read.
3428 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3429 whitespace where there was none in the original source, except where
3430 necessary to prevent an accidental token paste.
3431
3432 @cindex linemarkers
3433 Source file name and line number information is conveyed by lines
3434 of the form
3435
3436 @smallexample
3437 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3438 @end smallexample
3439
3440 @noindent
3441 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3442 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3443 that the following line originated in file @var{filename} at line
3444 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3445 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3446
3447 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3448 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3449 separate them.  Here is what the flags mean:
3450
3451 @table @samp
3452 @item 1
3453 This indicates the start of a new file.
3454 @item 2
3455 This indicates returning to a file (after having included another file).
3456 @item 3
3457 This indicates that the following text comes from a system header file,
3458 so certain warnings should be suppressed.
3459 @item 4
3460 This indicates that the following text should be treated as being
3461 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3462 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3463 @end table
3464
3465 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3466 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3467 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3468 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3469 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3470
3471 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3472 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3473 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3474 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3475 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3476 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3477 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3478 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3479 the directive name.
3480
3481 @node Traditional Mode
3482 @chapter Traditional Mode
3483
3484 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3485 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3486 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3487 preprocessor.
3488
3489 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3490 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3491 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3492
3493 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3494 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3495 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3496 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3497 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3498 that actually matter.
3499
3500 @menu
3501 * Traditional lexical analysis::
3502 * Traditional macros::
3503 * Traditional miscellany::
3504 * Traditional warnings::
3505 @end menu
3506
3507 @node Traditional lexical analysis
3508 @section Traditional lexical analysis
3509
3510 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3511 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3512 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3513
3514 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3515 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3516 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3517 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3518 do this.
3519
3520 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3521 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3522 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3523
3524 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3525 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3526 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3527 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3528 directive.
3529
3530 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3531 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3532 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3533 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3534 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3535 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3536
3537 @smallexample
3538 #if foo/**/bar
3539 @end smallexample
3540
3541 @noindent
3542 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3543 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3544 directive is equivalent to
3545
3546 @smallexample
3547 #if foo bar
3548 @end smallexample
3549
3550 @noindent
3551 rather than
3552
3553 @smallexample
3554 #if foobar
3555 @end smallexample
3556
3557 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3558 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3559 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3560 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3561 you will get a syntax error.
3562
3563 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3564 require matching quotes.  For example:
3565
3566 @smallexample
3567 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3568 "/* This is not a comment.  */
3569 /* @r{This is a comment.  The following #include directive
3570    is ill-formed.}  */
3571 #include <stdio.h
3572 @end smallexample
3573
3574 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3575 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3576
3577 @node Traditional macros
3578 @section Traditional macros
3579
3580 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3581 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3582 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3583 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3584 whitespace.
3585
3586 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3587 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}).  An
3588 unclosed string or character constant continues into the text
3589 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3590 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3591 produce a single token.
3592
3593 Normally comments are removed from the replacement text after the
3594 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3595 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3596 implementation removes comments even before saving the macro
3597 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3598 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3599
3600 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3601 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3602 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3603 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3604 macro replacement, do not expand.
3605
3606 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3607 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3608 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3609 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3610 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3611 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3612 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3613 offending macro invocation.
3614
3615 @smallexample
3616 #define PLUS +
3617 #define INC(x) PLUS+x
3618 INC(foo);
3619      @expansion{} ++foo;
3620 @end smallexample
3621
3622 Function-like macros are similar in form but quite different in
3623 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3624 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3625 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3626 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3627 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3628 closing quote is treated like any other character.  There is no
3629 facility for handling variadic macros.
3630
3631 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3632 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3633 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3634 whitespace.  In particular
3635
3636 @smallexample
3637 f( )
3638 @end smallexample
3639
3640 @noindent
3641 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3642 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3643 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3644 whitespace between the parentheses.
3645
3646 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3647 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3648 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3649
3650 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3651 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3652 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3653 example
3654
3655 @smallexample
3656 #define str(x) "x"
3657 str(/* @r{A comment} */some text )
3658      @expansion{} "some text "
3659 @end smallexample
3660
3661 @noindent
3662 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3663 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3664 pasting.
3665
3666 @smallexample
3667 #define suffix(x) foo_/**/x
3668 suffix(bar)
3669      @expansion{} foo_bar
3670 @end smallexample
3671
3672 @node Traditional miscellany
3673 @section Traditional miscellany
3674
3675 Here are some things to be aware of when using the traditional
3676 preprocessor.
3677
3678 @itemize @bullet
3679 @item
3680 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3681 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3682 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3683 follow the @samp{#}.
3684
3685 @item
3686 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3687 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3688 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3689 including extensions, with the exception that the effects of
3690 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3691
3692 @item
3693 __STDC__ is not defined.
3694
3695 @item
3696 If you use digraphs the behavior is undefined.
3697
3698 @item
3699 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3700 the behavior is undefined.
3701
3702 @end itemize
3703
3704 @node Traditional warnings
3705 @section Traditional warnings
3706 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3707 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3708 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3709 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3710 operators.
3711
3712 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3713
3714 @itemize @bullet
3715 @item
3716 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3717 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3718 but does not in ISO C@.
3719
3720 @item
3721 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3722 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3723 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3724 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3725 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3726 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3727 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3728 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3729 suggests avoiding it altogether.
3730
3731 @item
3732 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3733 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3734 that the macro is not expanded.
3735
3736 @item
3737 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3738
3739 @item
3740 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3741 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3742 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3743 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3744 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3745 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3746
3747 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3748 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3749 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3750 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3751 @end itemize
3752
3753 @node Implementation Details
3754 @chapter Implementation Details
3755
3756 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3757 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3758 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3759 change subtly in future implementations.
3760
3761 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3762 versions of CPP@.
3763
3764 @menu
3765 * Implementation-defined behavior::
3766 * Implementation limits::
3767 * Obsolete Features::
3768 * Differences from previous versions::
3769 @end menu
3770
3771 @node Implementation-defined behavior
3772 @section Implementation-defined behavior
3773 @cindex implementation-defined behavior
3774
3775 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3776 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3777 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3778 and stick to it.
3779 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3780
3781 @itemize @bullet
3782 @need 1000
3783 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3784 execution character set.
3785
3786 Currently, CPP requires its input to be ASCII or UTF-8.  The execution
3787 character set may be controlled by the user, with the
3788 @option{-ftarget-charset} and @option{-ftarget-wide-charset} options.
3789
3790 @item Identifier characters.
3791 @anchor{Identifier characters}
3792
3793 The C and C++ standards allow identifiers to be composed of @samp{_}
3794 and the alphanumeric characters.  C++ and C99 also allow universal
3795 character names, and C99 further permits implementation-defined
3796 characters.  GCC currently only permits universal character names if
3797 @option{-fextended-identifiers} is used, because the implementation of
3798 universal character names in identifiers is experimental.
3799
3800 GCC allows the @samp{$} character in identifiers as an extension for
3801 most targets.  This is true regardless of the @option{std=} switch,
3802 since this extension cannot conflict with standards-conforming
3803 programs.  When preprocessing assembler, however, dollars are not
3804 identifier characters by default.
3805
3806 Currently the targets that by default do not permit @samp{$} are AVR,
3807 IP2K, MMIX, MIPS Irix 3, ARM aout, and PowerPC targets for the AIX and
3808 BeOS operating systems.
3809
3810 You can override the default with @option{-fdollars-in-identifiers} or
3811 @option{fno-dollars-in-identifiers}.  @xref{fdollars-in-identifiers}.
3812
3813 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3814
3815 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3816 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3817 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3818 same column as it did in the original source file.
3819
3820 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3821
3822 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3823 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3824 values they would have on the target machine.
3825
3826 The compiler values a multi-character character constant a character
3827 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3828 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3829 character truncated to the width of a target character.  The final
3830 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3831 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3832 change from versions 3.1 and earlier of GCC)@.  If there are more
3833 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3834 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3835 ignored.
3836
3837 For example, @code{'ab'} for a target with an 8-bit @code{char} would be
3838 interpreted as @w{@samp{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3839 'b')}}, and @code{'\234a'} as @w{@samp{(int) ((unsigned char) '\234' *
3840 256 + (unsigned char) 'a')}}.
3841
3842 @item Source file inclusion.
3843
3844 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3845 @ref{Include Operation}.
3846
3847 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3848 @samp{#include} directive.
3849
3850 @xref{Computed Includes}.
3851
3852 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3853 results in a standard pragma.
3854
3855 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3856 question does not arise.
3857
3858 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3859 pragmas.
3860
3861 @end itemize
3862
3863 @node Implementation limits
3864 @section Implementation limits
3865 @cindex implementation limits
3866
3867 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3868 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3869 and all the others known.  It is intended that there should be as few limits
3870 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3871 please report that as a bug.  @xref{Bugs, , Reporting Bugs, gcc, Using
3872 the GNU Compiler Collection (GCC)}.
3873
3874 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3875 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3876 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3877 therefore depend on many things, such as the size of other things
3878 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3879 consumed by other processes on the same computer, etc.
3880
3881 @itemize @bullet
3882
3883 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
3884
3885 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
3886 The standard requires at least 15 levels.
3887
3888 @item Nesting levels of conditional inclusion.
3889
3890 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
3891 available memory.
3892
3893 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
3894
3895 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
3896 conditional expressions, it is limited only by available memory.
3897
3898 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
3899
3900 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
3901 requires only that the first 63 be significant.
3902
3903 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
3904
3905 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
3906 by available memory.
3907
3908 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
3909
3910 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
3911 required by the standard is 127.
3912
3913 @item Number of characters on a logical source line.
3914
3915 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
3916 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
3917 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
3918
3919 @item Maximum size of a source file.
3920
3921 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
3922 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
3923 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
3924 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
3925 may not be a limitation.
3926
3927 @end itemize
3928
3929 @node Obsolete Features
3930 @section Obsolete Features
3931
3932 CPP has a number of features which are present mainly for
3933 compatibility with older programs.  We discourage their use in new code.
3934 In some cases, we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
3935
3936 @menu
3937 * Assertions::
3938 * Obsolete once-only headers::
3939 @end menu
3940
3941 @node Assertions
3942 @subsection Assertions
3943 @cindex assertions
3944
3945 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
3946 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
3947 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
3948 define them with preprocessing directives or command-line options.
3949
3950 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
3951 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
3952 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
3953 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
3954 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
3955 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
3956 all.
3957
3958 @cindex predicates
3959 An assertion looks like this:
3960
3961 @smallexample
3962 #@var{predicate} (@var{answer})
3963 @end smallexample
3964
3965 @noindent
3966 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
3967 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
3968 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
3969 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
3970 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
3971 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
3972 answer.
3973
3974 @cindex testing predicates
3975 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
3976 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
3977 asserted as an answer for @code{machine}.
3978
3979 @smallexample
3980 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
3981 @end smallexample
3982
3983 @noindent
3984 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
3985 omitting the answer in the conditional:
3986
3987 @smallexample
3988 #if #machine
3989 @end smallexample
3990
3991 @findex #assert
3992 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
3993 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
3994 identifies assertions in conditionals.
3995
3996 @smallexample
3997 #assert @var{predicate} (@var{answer})
3998 @end smallexample
3999
4000 @noindent
4001 You may make several assertions with the same predicate and different
4002 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
4003 same predicate.  All the answers for any given predicate are
4004 simultaneously true.
4005
4006 @cindex assertions, canceling
4007 @findex #unassert
4008 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
4009 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
4010 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
4011 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
4012 leaving out the answer:
4013
4014 @smallexample
4015 #unassert @var{predicate}
4016 @end smallexample
4017
4018 @noindent
4019 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
4020 no effect.
4021
4022 You can also make or cancel assertions using command line options.
4023 @xref{Invocation}.
4024
4025 @node Obsolete once-only headers
4026 @subsection Obsolete once-only headers
4027
4028 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
4029 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef},
4030 and we recommend you do not use them in new programs.
4031
4032 @findex #import
4033 In the Objective-C language, there is a variant of @samp{#include}
4034 called @samp{#import} which includes a file, but does so at most once.
4035 If you use @samp{#import} instead of @samp{#include}, then you don't
4036 need the conditionals inside the header file to prevent multiple
4037 inclusion of the contents.  GCC permits the use of @samp{#import} in C
4038 and C++ as well as Objective-C@.  However, it is not in standard C or C++
4039 and should therefore not be used by portable programs.
4040
4041 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
4042 a header file to know that it should only be included once.  It is much
4043 better for the header file's implementor to write the file so that users
4044 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
4045 this goal.
4046
4047 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
4048 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
4049 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
4050 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
4051
4052 Another way to prevent a header file from being included more than once
4053 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
4054 seen 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